Chris Oates, en fysiker i tids-og Frekvensafdelingen for National Institute of Standards and Technology (NIST), forklarer.

På trods af forskellene mellem lys og lyd er de samme to grundlæggende metoder blevet brugt i de fleste målinger af deres respektive hastigheder., Den første metode er baseret på blot at måle den tid, det tager en puls af lys eller lyd at krydse en kendt afstand; at dividere afstanden med transittiden giver derefter hastigheden. Den anden metode gør brug af bølgenaturen, der er fælles for disse fænomener: ved at måle både frekvensen (F) og bølgelængden () for den formerende bølge, kan man udlede bølgens hastighed fra den enkle bølgeforhold, hastighed = f.. (Frekvensen af en bølge er antallet af kamme, der passerer per sekund, mens bølgelængden er afstanden mellem kamme)., Selvom de to fænomener deler disse målemetoder, har de grundlæggende forskelle mellem lys og lyd ført til meget forskellige eksperimentelle implementeringer såvel som forskellige historiske udviklinger i bestemmelsen af deres hastigheder.

i sin enkleste form kan lyd betragtes som en langsgående bølge bestående af kompressioner og forlængelser af et medium langs udbredelsesretningen., Fordi lyd kræver et medium, hvorigennem at udbrede, hastigheden af en lydbølge er bestemt af egenskaberne af mediet selv (såsom tæthed, stivhed og temperatur). Disse parametre skal derfor indgå i alle rapporterede målinger. Faktisk kan man vende sådanne målinger rundt og faktisk bruge dem til at bestemme termodynamiske egenskaber af mediet (f.eks.,

Den første kendte teoretiske afhandling om lyden blev leveret af Sir Isaac Newton i hans Principia, som forudsagde en værdi for lydens hastighed i luft, der adskiller sig ved omkring 16 procent fra de nuværende accepterede værdi. Tidlige eksperimentelle værdier var baseret på målinger af den tid, det tog lyden af kanonblæsninger at dække en given afstand og var gode til bedre end 1 procent af den aktuelt accepterede værdi på 331,5 m/s ved 0 grader Celsius. Daniel Colladon og Charles-Francois Sturm udførte første gang lignende målinger i vand i Gen Genevavesøen i 1826. De fandt en værdi kun 0.,2 procent under den nuværende accepterede værdi af ~1.440 m/s ved 8 grader C. Disse målinger, der alle led af variationer i medierne selv over lange afstande, så de fleste af de efterfølgende bestemmelser er blevet udført i laboratoriet, hvor den miljømæssige parametre, der kunne være bedre kontrolleret, og en større vifte af gasser og væsker, der kan undersøges. Disse eksperimenter bruger ofte rør af gas eller væske (eller stænger af fast materiale) med nøjagtigt kalibrerede længder. Man kan derefter udlede lydens hastighed fra en måling af den tid, som en lydimpuls tager for at krydse røret., Alternativt (og normalt mere præcist) kan man e .citere resonansfrekvenser i røret (meget som en fløjte) ved at fremkalde en vibration i den ene ende med en højttaler, indstillingsgaffel eller anden type transducer. Fordi de tilsvarende resonansbølgelængder har et simpelt forhold til rørlængden, kan man derefter bestemme lydens hastighed ud fra bølgeforholdet og foretage korrektioner for rørgeometri til sammenligning med hastigheder i frit rum.

lysets bølgeform er helt forskellig fra lydens., I sin enkleste form er en elektromagnetisk bølge (såsom lys, radio eller mikrobølgeovn) tværgående, der består af oscillerende elektriske og magnetiske felter, der er vinkelret på udbredelsesretningen. Selv om det medium, gennem hvilket lys bevæger sig, påvirker dets hastighed (reducerer det ved materialets brydningsindeks), kan lys også rejse gennem et vakuum, hvilket giver en unik kontekst til at definere dets hastighed., Faktisk er lysets hastighed i et vakuum, c, en grundlæggende byggesten i Einsteins relativitetsteori, fordi den sætter den øvre grænse for hastigheder i universet. Som et resultat vises det i en lang række fysiske formler, måske den mest berømte af dem er E=mc2. Lysets hastighed kan således måles på forskellige måder, men på grund af dens ekstremt høje værdi (~300.000 km/s eller 186.000 mi/s) var det oprindeligt betydeligt sværere at måle end lydens hastighed., Tidlige bestræbelser som Galileos par observatører, der sad på modsatte bakker, blinkende lanterner frem og tilbage, manglede den teknologi, der var nødvendig for at måle transittiderne på kun få mikrosekunder nøjagtigt. Bemærkelsesværdigt førte astronomiske observationer i det 18.århundrede til en bestemmelse af lysets hastighed med en usikkerhed på kun 1 procent. Bedre målinger krævede imidlertid et laboratoriemiljø., Louis Fizeau og Leon Foucault var i stand til at udføre opdaterede versioner af Galileos eksperiment gennem brug af geniale kombinationer af roterende spejle (sammen med en forbedret måling teknologi), og de har lavet en serie af smukke målinger af lysets hastighed. Med yderligere forbedringer udførte Albert A. Michelson målinger godt til næsten en del ud af ti tusind.

metrologi af lysets hastighed ændret sig dramatisk med en bestemmelse her på NIST i 1972., Denne måling var baseret på en helium-neon-laser, hvis frekvens blev fastgjort af en feedback-sløjfe for at matche frekvensen svarende til opdelingen mellem to kvantiserede energiniveauer af metanmolekylet. Både frekvensen og bølgelængden af denne meget stabile laser blev nøjagtigt målt, hvilket førte til en 100 gange reduktion i usikkerheden for værdien af lysets hastighed. Denne måling og efterfølgende målinger baseret på andre atomare/molekylære standarder blev begrænset ikke af måleteknikken, men af usikkerheder i definitionen af selve måleren., Da det var klart, at fremtidige målinger ville være tilsvarende begrænsede, besluttede 17th Confrence Gnrale des Poids et Mesures (generalkonference om vægt og mål) i 1983 at omdefinere måleren med hensyn til lysets hastighed. Lysets hastighed blev således en konstant (defineret til at være 299.792.458 m / s), som aldrig skal måles igen., Som et resultat er definitionen af måleren direkte forbundet (via forholdet c= F.) til frekvensen, hvilket er langt den mest nøjagtigt målte fysiske mængde (i øjeblikket har de bedste cæsium-atomvandsklokke en brøkfrekvensusikkerhed på omkring 1 .10-15).