Chris Oates, a National Institute of Standards and Technology (NIST) idő-és Frekvenciaosztályának fizikusa magyarázza.

a fény és a hang közötti különbségek ellenére ugyanazt a két alapvető módszert alkalmazták a legtöbb sebességmérésnél., Az első módszer azon alapul, hogy egyszerűen megmérjük azt az időt, amely egy fény-vagy hangimpulzust igényel egy ismert távolság áthaladásához; a távolságot elosztjuk a tranzitidővel, majd megadjuk a sebességet. A második módszer a hullám természetét használja ezekre a jelenségekre: mind a szaporító hullám frekvenciájának (f), mind a hullámhosszának () mérésével a hullám sebességét az egyszerű hullámviszonyból lehet levezetni, sebesség = f×. (A hullám frekvenciája a másodpercenként áthaladó címerek száma,míg a hullámhossz a címerek közötti távolság)., Bár a két jelenség osztja ezeket a mérési megközelítéseket, a fény és a hang közötti alapvető különbségek nagyon különböző kísérleti megvalósításokhoz, valamint különböző történelmi fejleményekhez vezettek sebességük meghatározásában.

legegyszerűbb formájában a hangot hosszanti hullámnak lehet tekinteni, amely egy közeg kompresszióiból és kiterjesztéseiből áll a terjedési irány mentén., Mivel a hang olyan közeget igényel, amelyen keresztül terjedhet, a hanghullám sebességét maga a közeg tulajdonságai határozzák meg (például sűrűség, merevség és hőmérséklet). Ezeket a paramétereket ezért be kell vonni a bejelentett mérésekbe. Tény, hogy az ilyen méréseket megfordíthatjuk, és ténylegesen felhasználhatjuk őket a közeg termodinamikai tulajdonságainak meghatározására (például a fajlagos melegítés aránya).,

Az első ismert elméleti értekezés hang volt, feltéve, hogy Sir Isaac Newton a Principia, amelynek becsült értékét a hang sebessége a levegőben, hogy különbözik mintegy 16 százalékkal a jelenleg elfogadott érték. Korai kísérleti értékek alapján mérése az idő telt, a hang, ágyúgolyók, hogy fedezze egy adott távolság volt jó, hogy jobb, mint 1% – a a jelenleg elfogadott érték 331.5 m/s 0 Celsius fok. Daniel Colladon és Charles-Francois Sturm először 1826-ban végeztek hasonló méréseket a Genfi-tóban. Csak 0 értéket találtak.,2 százalék alatt a jelenleg elfogadott érték ~1,440 m/s 8 ° C. Ezek a mérések minden szenvedett eltérések a média magukat hosszú távon, így a legtöbb következő meghatározást végeztek a laboratóriumban, ahol a környezeti paraméterek lehet jobb, ellenőrzött, illetve egy nagyobb különféle gázok, folyadékok lehet vizsgálni. Ezek a kísérletek gyakran pontosan kalibrált hosszúságú gáz-vagy folyadékcsöveket (vagy szilárd anyagú rudakat) használnak. Ezután a hang sebességét a hang impulzusának a cső áthaladásához szükséges idő méréséből lehet levezetni., Alternatív megoldásként (és általában pontosabban) a cső rezonáns frekvenciáit (hasonlóan a fuvolaéhoz) gerjesztheti úgy, hogy az egyik végén rezgést indukál egy hangszóróval, hangvillával vagy más típusú átalakítóval. Mivel a megfelelő rezonáns hullámhossz egyszerű kapcsolatban áll a cső hosszával, akkor meg lehet határozni a hang sebességét a hullámviszonyból, és a cső geometriáját korrigálni lehet a szabad tér sebességével való összehasonlításhoz.

a fény hullám jellege meglehetősen különbözik a hangtól., Legegyszerűbb formájában egy elektromágneses hullám (például fény, rádió vagy mikrohullámú) keresztirányú, amely a terjedési irányra merőleges oszcilláló elektromos és mágneses mezőkből áll. Sőt, bár a közeg, amelyen keresztül a fény áthalad, befolyásolja annak sebességét (csökkentve azt az anyag fénytörési indexével), a fény vákuumban is áthaladhat, így egyedülálló környezetet biztosít a sebesség meghatározásához., Valójában a fénysebesség vákuumban, C, Einstein relativitáselméletének alapvető építőköve, mivel meghatározza az univerzum sebességének felső határát. Ennek eredményeként a fizikai képletek széles skáláján jelenik meg, amelyek közül talán a leghíresebb az E=mc2. A fénysebesség tehát többféle módon mérhető, de rendkívül magas értéke (~300 000 km/s vagy 186 000 mi/s) miatt kezdetben lényegesen nehezebb volt mérni, mint a hangsebesség., Az olyan korai erőfeszítések, mint például a Galileo két megfigyelője, akik az ellentétes dombokon ülnek, oda-vissza villogtak, nem rendelkeztek olyan technológiával, amely csak néhány mikroszekundum tranzitidejének pontos méréséhez szükséges. Figyelemre méltó, hogy a 18. századi csillagászati megfigyelések a fénysebesség meghatározásához vezettek, mindössze 1 százalékos bizonytalansággal. A jobb mérések azonban laboratóriumi környezetet igényeltek., Louis Fizeau és Leon Foucault a galileos experiment frissített változatait a forgó tükrök ötletes kombinációinak felhasználásával (a továbbfejlesztett mérési technológiával együtt) tudták elvégezni, és számos gyönyörű mérést végeztek a fénysebességről. Még további fejlesztésekkel Albert A. Michelson tízezerből közel egy résznél végzett méréseket.

a fénysebesség Metrológiája drámaian megváltozott a NIST 1972-es meghatározásával., Ez a mérés egy hélium-neon lézeren alapult, amelynek frekvenciáját visszacsatoló hurok rögzítette, hogy megfeleljen a metánmolekula két kvantált energiaszintje közötti felosztásnak megfelelő frekvenciának. Mind ennek a rendkívül stabil lézernek a frekvenciáját, mind a hullámhosszát pontosan mértük, ezáltal a fénysebesség értékének 100-szorosára csökkentettük a bizonytalanságot. Ezt a más atomi/molekuláris szabványokon alapuló mérést és az azt követő méréseket nem a mérési technika, hanem maga a mérő meghatározásának bizonytalansága korlátozta., Mivel egyértelmű volt, hogy a jövőbeli mérések hasonlóan korlátozottak lesznek, a 17.Confrence Gnrale des Poids et Mesures (Általános Súly-és Mérésügyi konferencia) 1983-ban úgy döntött, hogy újradefiniálja a mérőt a fénysebesség szempontjából. A fénysebesség így állandóvá vált (a meghatározás szerint 299 792 458 m/s), soha többé nem kell mérni., Ennek eredményeként a mérő meghatározása közvetlenül kapcsolódik (a C= f× viszonyon keresztül) a frekvencia meghatározásához, amely messze a legpontosabban mért fizikai mennyiség (jelenleg a legjobb cézium-atomkút órák frakcionált frekvencia-bizonytalansága körülbelül 1×10-15).