光速（こうそく）、光速度（こうそくど）は、光の速さのことである。真空中における光速の値は 299,792,458 m/s（≒30万キロメートル毎秒）。一般的に記号cで表わされる。これはラテン語で速さを意味するceleritasの頭文字である。現代の国際単位系ではメートルが光速により定義されている。俗に「1秒間に地球を7回半回る速さ」ともいわれる。光速度は電磁場の伝播速度でもあり、マクスウェルの方程式で媒質を真空にすると光速が一定となるということが相対性理論の根本原理になっている。

重力作用も光速で伝播することが相対性理論で予言され、2002年に観測により確認された[1]。
目次

1 光速度の測定

2 電磁場の伝播と光速度

3 物質中の光速

4 超光速の観測と実験

4.1 光速よりも速く伝播するもの

4.1.1 波動の速度と同時的イベント

4.1.2 光のスポットと影

4.1.3 量子力学


4.2 接近速度

4.3 固有速度

4.4 光速よりも速く伝播するように見えるだけのもの

4.5 媒質中の光速よりも速く伝播するもの


5 光速変動理論

6 光速の暗唱

7 脚注

8 関連項目

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光速度の測定

ガリレオ・ガリレイは、原始的な方法で光速度の測定を試みたが光速があまりに速い為に果たせなかった。

1676年にデンマークの数学者オーレ・レーマーは木星の衛星が木星に隠れる周期の変化と木星までの距離から光速を計算し約22万 km/s という値を得た。

1729年にブラッドリーは季節による星の光行差から光速を求めた。

1849年にフィゾーは地上で 8.6 km の距離を光が往復する時間を回転歯車を使って測定し、そこから光速を求めて31万3000 km/s という値を得た。

1850年にフーコーは回転ミラーを使った光速の測定を行った。

1873年からマイケルソンはフーコーの方法を改良して光速の測定を続けた。

その後マイクロ波を使う方法、レーザーの使用などにより測定の精度が高まった[2]。

1983年には、国際度量衡総会により、真空中の光速が299792458 m/sと定義された。

電磁場の伝播と光速度

マクスウェルの方程式によれば、電磁場の伝播速度は次の関係で与えられる。 （c は一定）

ここで、ε0 は真空の誘電率、μ0 は真空の透磁率である。定数 c が光速に一致するという事実により、マクスウェルは「光が電磁波の一種である」ことを予言し、後にヘルツによって実証された。

物質中の光速

光速は、物質中では真空中よりも遅くなる。屈折という現象がおきるのは、光速が媒質によって異なるためである。また、物質中の光速よりも速い速度で荷電粒子が運動することが可能であり、このときチェレンコフ放射が発生する。

物質の絶対屈折率は、真空中の光速をその物質中の光速で割った値で定義されている。たとえば水の屈折率は可視光領域波長で約1.33、真空中の光速度は約30万km/sであるから、水中での光速度は約22.6万km/sとなる。

超光速の観測と実験

一般に、あらゆる情報や物質は、真空中の光速よりも速く伝播することは不可能であるとされている。相対論の方程式によれば、光速よりも速く移動する物体を仮定すると、実数で表すことのできない物理量が現れる。