光速（英文名：speed of light），是一个物理常数，指光或电磁波在真空或者介质中的传播速度。 物理上一般记作c，精确值为 299792458 m/s(常取 3.00×10<sup>8</sup> m/s)。 光速的数值可以从麦克斯韦方程组中推出来。 目前真空中的光速是自然界物体运动的最大速度。真空中光速也称为自由空间中光速。 光速是宇宙中所有的物质运动、信息传播的速度上限，也是无质量粒子及及对应的场波动在真空中运行的速度 。
1905年， 阿尔伯特·爱因斯坦 在创立 狭义相对论 的第一篇论文《论运动物体的电动力学》中提出了光速不变公设：“光在空虚空间里总是以确定的速度v传播着，这速度同发射体的运动无关” 。根据 狭义相对论 ，光速是 宇宙 中所有的物质运动、信息和能量传播的速度上限，在不同的惯性参考系中光速不变。狭义相对论还提出了著名的质能方程E=mc²，说明了质量与能量的等价性。
光在不同介质中的速度不同，由于光是电磁波，因此光速也就依赖于介质的介电 常数 和 磁导率 。在各向同性的静止介质中，光速是一个小于真空光速c的定值。日常生活中可以根据光在不同介质中的 折射率 来简单计算不同介质中的光传播速度。
研究历史
早期历史
恩培多克勒 （前490－前430年，古希腊哲学家）是第一个提出光的理论且历史记载中第一个宣称光速有限的人。他相信光是一种运动的东西，所以运行需要时间。 亚里士多德 却认为。“光是因某物存在所致，但它不是一种运动”。 亚里士多德 坚信光不会移动，只存在出现与否的差异，这一观点得到当时许多人的支持。 欧几里得 和 克罗狄斯·托勒密 在恩培多克勒理论的基础上，提出了光的视觉发射理论，即视觉是眼睛发射光线所产生的。根据这一理论，亚历山大港的希罗推论光速一定是无限的，因为睁开眼睛的那一刹那就可以看到遥远的物体 。
早期伊斯兰哲学思想和亚里士多德理论一样相信光速无限，认为光的传播必然是瞬时的，否则当我们睁开眼睛时，又如何能瞬间看到远方的星体。伊斯兰学者阿尔哈曾（أبو علي، الحسن بن الحسن بن الهيثم，Alhazen）著有《光学之书》（Book of Optics）。他认为光是从相反方向传播而来，是从被观察物体传播到观测者眼中的。 1021年，阿尔哈曾出版的《光学之书》阐述了一连串推翻发射理论、支持“进入理论”的论据，也就是主张来自物体的光线进入眼睛，产生视觉。阿尔哈曾因此提出光必定以有限的速度传播，而且光速是可变的──它在密度高的物质内的速度较慢。他又推论，光是实质的物质，传递是需要时间的，尽管我们在感官上无法观察得到。同样在11世纪的阿布·拉伊汗·穆罕默德·本·艾哈迈德·比鲁尼也认为光速有限，而且观察到光速比 音速 快得多。
13世纪的英国科学家 罗杰·培根 在海什木和 亚里士多德 著作的基础上论述，光在空气中的速度不是无限的。1270年代，波兰科学家威特罗（Witelo）认为，光有可能在真空中以无限的速度传递，要在具有密度的物体中才会降速 。
17世纪初， 德国 科学家 约翰尼斯·开普勒 相信光速是无限的，因为一无所有的空间里没有任何阻碍光线前进的东西。 勒内·笛卡尔 则论述，如果光速是有限的， 太阳 、地球和月球在 月全食 之时就会有明显的错位。由于人们从没有观察到这样的错位现象，所以光速是无限的。他甚至认为，如果发现光速是有限的话，他的整套哲学系统可能会因此崩溃。尽管光速是无限的，笛卡儿在对斯涅尔定律的推导当中仍然假设，材料密度较高，其中的光速就越高。 皮耶·德·费玛 则支持光速有限的说法，并且在推导斯涅尔定律时用到与笛卡儿相反的假设：介质密度越高，光线的速度就越低 。
早期的测定
1607年，36岁的 伽利略·伽利莱 进行了世界上第一个测量光速的实验。 他提出通过计量光信号传播时间来计算光速的方法：一人带着时钟和提灯站在一座山丘上，另一人也拿着提灯站在邻近且距离已知的另一山丘上。第一人打开灯时开始计时，第二人看到光后，打开自己的灯，第一人看到第二人的灯光时，停止计时，根据记录的时间间隔和两山丘之间的已知距离，就能计算出光的速度。为了使光传播距离较远，测定误差较小，他让两个人分别站在两座山上。 由于伽利略测量光速所用的距离过短，不足以精确测量出光线传播时长，所以实验以失败告终。因为光速很大，加之观察者还要有一定的反应时间，所以伽利略的尝试没有成功。如果用反射镜来代替B，那么情况有所改善，这样就可以避免观察者所引入的误差。这种测量原理长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中，甚至在现代测定光速的实验中仍然采用，但在信号接收上和时间测量上，要采用可靠的方法。法国数学家 勒内·笛卡尔 对此实验做了进一步改良，他认为：若光线从 太阳 或月球传播到 地球 需要时间，那 月全食 等现象真实发生的时刻就会和人类的预测存在差别。但经过多次观测，仍未发现任何时滞。事实上， 伽利略·伽利莱 和笛卡尔的思路是正确的，但由于光线传播速度极快，穿过月地距离和日地距离的时间十分短暂，当时的实验器材不足以观测出来。
1676年， 丹麦 天文学家奥勒·罗默（OIaus Roemer）第一次提出了有效的光速测量方法并成功运用“木星卫星法”计算出了光速。他在巴黎对 木星 的一个 卫星 木卫一 的 掩星 研究观测发现：它的掩星发生时间与预期时间不符。 地球 靠近木星时，掩星早11分钟；地球距木星较远时，掩星晚11分钟。并且在地球处于 太阳 和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四、五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的，他还推断出光跨越地球轨道所需时间为22分钟。1676年9月，罗默预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。观测最终证实了罗默的预言。结合木星距离，罗默估算出光速约为2.1×10 8 m/s，并于1676年将其成果发布在《学者杂志》（Journaldes Scavans）上。这一结果在当时只有牛顿等几个杰出的学者认同，奥勒·克里斯滕森·罗默的观测是测定光速历史上的第一个记录，后来克里斯蒂安·惠更斯根据对地球轨道直径的估计和罗默的观测结果估计出光速为2.14×10 8 m/s；这个光速值尽管比实际值低不少，离光速的准确值相差甚远，后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s。1704年，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在报告中汇报了自己根据罗默的数据对光速的估算：太阳光到地球所需时间大约七到八分钟。牛顿听说罗默观测到的日食阴影不是彩色的，他得出结论：不同颜色的光传播速度相同。
1729年， 詹姆斯·布拉德雷 发现恒星光行差的现象。他推论若光速是有限的，由于地球的轨道速度，会使抵达地球的星光产生一个微小角度的偏折，这就是光行差，其大小仅为1/200度。他以此算出，光速比地球公转速度快10,210倍（实际数值为10,066倍），相等于光从太阳到达地球需时8分钟12秒。布拉德雷测定值证明了罗默的光速有限性的说法。
光的传播介质-以太的猜想
20世纪以前的物理学家曾以为空间充斥着一种称为“ 以太 ”的介质， 电磁波 就在其中传播。一些物理学家把以太视为“绝对静止”的参考系，所以理论上可以通过记录光速的变化来测量 地球 相对于以太的运动。从1880年代起曾进行了不少旨在探测这种运动的实验，其中最广为人知的要数1887年的迈克耳孙－莫雷实验了。结果显示，相对以太的运动总是比观测不确定性小。更近期的实验指出，双向光速的 各向异性 （即随观测方向而变化）不大于6纳米每秒。 亨德里克·洛伦兹 根据这一点，提出仪器在 以太 中的运动会导致它的自身长度沿着运动方向的收缩，而且移动系统所测量的时间也会随之改变（“局部时间”），这就发展出 洛伦兹变换 。在洛伦兹以太理论的基础上， 亨利·庞加莱 于1900年证明，这一局部时间（一阶近似）可以由相对以太移动中的时钟表示，而时钟是在光速不变的假设下同步化的。1904年，他猜测一旦洛伦兹的理论得到证实，光速就有可能是力学上的速度极限。1905年，庞加莱证明洛伦兹以太理论在观测上和 相对性原理 完全相符 。
狭义相对论
1905年， 阿尔伯特·爱因斯坦 设想，非加速观测者所测得的光速独立于光源及观测者自身的运动。以此作为公设，他继而建立起整套狭义相对论。理论中，真空中的光速c是一个基础 常数 ，出现的地方也不仅限于光的传播。 物理定律 不再需要一个绝对静止的参考系，因此这一举动完全淘汰了当时 亨德里克·洛伦兹 和 亨利·庞加莱 仍然坚持的 以太 理论，也大大革新了人们对空间和时间的观念 。
明确固定光速的数值
1983年的第17届国际计量大会结果发现，通过测量频率并固定某一特定光速值所得出的波长比此前的长度单位定义更具有可重复性。大会保留了1967年的秒定义，使 的超精细频率成为秒和米两个单位的定义基础，决定用光速取代保存在巴黎国际计量局的由90%铂和10%铱的合金制成的米原器作为定义“米”的标准，且约定的光速数值与当时的米的定义和秒的定义一致。米的定义改为：“1⁄299792458秒内光在真空中所运行的距离。”在这一定义下，光速的准确值就会固定在299792458 m/s，光速也成了 国际单位制 所定义的 常数 之一。在重新定义之前，更准确的测量会使光速值变得更为精确；但在1983年以后，对 -86以及其他光源的更准确测量不会再改变现有的光速值，而是会增加米单位的精确度 。
度量衡 大会在2011年表示，整个国际单位制中的七个基本单位都会通过所谓的“明确常数制定方法”来重新定义：“每一个单位都会以明确固定某个广泛认可的基础常数来间接地定义”，也就是米的定义与光速之间的关系。在该提议下，米有了本质完全相同但措辞不同的定义：“米，符号m，是长度的单位；定义为光速在SI单位m s−1下的数值固定为299792458后，所设定的值。”这将成为 国际单位制 的新修订内容之一 。
介质影响
日常生活中可以根据光在不同介质中的 折射率 来简单计算不同介质中的光传播速度。
计算原理：光的波长 ，频率f，与传播速度的关系为：
在不同的介质中，光速有不同的数值，介质中的光速c medium 与折射率n有关系为： 。 所以，在小范围内使得介质折射率急剧变大，可以使得光在该介质中传播速度骤减，达到光速减慢的效果 。
光在玻璃中的速度：2.0×10 8 m/s
光在 酒精 中的速度：2.2×10 8 m/s
光在水中的速度：2.25×10 8 m/s
光在冰中的速度：2.30×10 8 m/s
物理上不同介质中光速的计算方法：
令 =v/c， = ，设v为静止介质中的光速，u是介质的运动速度，v’是所要求得的运动介质中的光速。
光在不同介质中的速度不同，由于光是 电磁波 ，因此光速也就依赖于介质的介电 常数 和 磁导率 。在 各向同性 的静止介质中，光速是一个小于真空光速c的定值。如果介质以一定的速度运动，则一般求 光速 的方法是先建立一个随动参考系，其中的光速是静止介质中的光速，然后通过参考系变换得到运动介质中的光速；或者可以直接用 相对论 速度叠加公式去求运动介质中的光速。相对论速度叠加公式：
当u,v都远小于光速c时，式子又简化成经典线性叠加形式v'≈v+u。
相关理论
光速不变原理
1905年， 阿尔伯特·爱因斯坦 在创立 狭义相对论 的第一篇论文《论运动物体的电动力学》中提出了光速不变公设：“光在空虚空间里总是以确定的速度v传播着，这速度同发射体的运动无关” 。爱因斯坦依据迈克尔逊- 莫雷 实验，提出光速不变性（ invariance of light speed，ILS）假设，从而在理论上导出 洛伦兹变换 ，建立狭义相对论（special relativity，SR），揭示了时空和物质运动的相对论性。没有物体的运动速度能够超过光速。光速是极限，不存在比光速更快的速度。 狭义相对论 ( SR) 赋予光速非常特殊的性质，一是 “光速不变”原理，二是“光速不可超过”原则。
1887 年，因 詹姆斯·麦克斯韦 的建议， 阿尔伯特·迈克尔逊 和 莫雷 开展了一项捕捉 以太 的实验。当时的物理理论认为，光的传播介质是“以太”，由此产生一个问题： 地球 以每秒30公里的速度绕 太阳 运动，就必然迎面受到每秒30公里的“以太风”，从而必然对光的传播产生影响。这个问题出现以后，立即引起人们探讨“以太风”存在与否。 迈克耳孙－莫雷实验 就是在这个基础上进行的。他们在实验中没能发现以太，却发现了一个问题： 伽利略·伽利莱 速度 叠加原理 失效了。 迈克尔逊-莫雷实验 显示，光速与 地球 轨道速度叠加，仍然是光速。为了解释 迈克尔逊-莫雷实验 ， 菲兹杰拉德 提出一个假设：运动物体沿运动方向长度收缩，收缩率为 (1-v 2 /c 2 )。在此之后， 洛伦兹 补充一个假设：运动物体 时间膨胀 ，膨胀率为1/ (1-v 2 /c 2 )。于是， 洛伦兹变换 诞生了。1905年， 阿尔伯特·爱因斯坦 依据 迈克尔逊-莫雷实验 ，提出 光速不变原理 ：光似乎没有速度叠加效应，相对于所有观测者，光速都是相同的，在以光为观测媒介的观测体系中，光速相对于所有观测者都是相同的或不变的。 光速不变原理 是由联立求解 麦克斯韦方程组 得到的，光速c= 1/ 0 0 。 0 是 介电常数 ， 0 为真空磁介常数，并为 阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊 一莫雷实验所证实。正是基于光速不变性假设，爱因斯坦成功地建立 狭义相对论 ，揭示了时空和物质运动的相对论性现象（relativistic phenomenon）。ILS假设不仅是 阿尔伯特·爱因斯坦 SR的基石，也是 爱因斯坦 广义相对论 （general relativity，GR）的前提之一。一百多年来，爱因斯坦的 相对论 ，包括SR和GR，得到几乎所有观测和实验支持。ILS假设有一直接推论：光速乃 宇宙 终极速度，是任何其他的物质运动所不可超越的。爱因斯坦将光速不变性假设融入了自己的局域性观念：物质运动速度是有限的，光速是速度上限；宇宙不存在 超距作用 。 光速不变原理 在被提出时只是一个假设，而不是迈克耳孙‐莫雷实验的结论。
光速 不变原理又称真空光速极限原理，包含三项内容：光速与光源运动与否无关；光速与频率大小无关；光速与方向（即接受者的速度）无关。现有光学实验确切验证了以上内容的前两项，第三项光速与方向无关这点始终未被证实。利用此原理创立了狭义、 广义相对论 及 超弦理论 。 光速极限 原理是 狭义相对论 的 预言 ，已被多个实验证实，是物理学基本原理之一。
光速可变理论
2015年1月，英国 格拉斯哥 大学的研究团队经两年半努力做成功一项实验，证明光速并非恒定不变，亦即光并不总是以光速传播，即使在真空条件下也是如此。 研究论文从在 预印本 网站 arXiv出现到在 美国 《Science Express》上刊登只经过几天时间，而且迅即被各国媒体传播报导。1月22日，D. Giovannini 等的论文发表在《 Science Express》上。同日， 英国广播公司 ( BBC )公布了对学术带头人 M. Padgett 教授的采访。 1 月 27 日， 中国新闻网 发表一个简短报道，标题是“ 英国 科学家成功 降低真空中光速 ,或将颠覆 阿尔伯特·爱因斯坦 理论。”
在 天文学 中，光行差现象早已证明了光速与方向有关。对3K 微波 辐射及对 射电星系 的 无线电 进行的观测均发现了在 地球 运动方向有明显的 各向异性 。2002 年3月14日出版的《 自然 》杂志报道了 牛津大学 的C.BIake和J.Wa用美国国家天文台位于 新墨西哥州 的甚大阵列射电望远镜（ 甚大阵射电望远镜 ）观测了发出强大电波的遥远射电星系，观测结果：他们发现这些星系发出的 电磁波 同样在地球运动方向上表现出了各向异性，这种各向异性与上述 宇宙 背景辐射在地球运动方向上的各向异性是相同的。电磁波（即光波）速度随观测者（地球）速度的不同而发生变化。这些 天文学 实验确切地证明了光速与方向是有关的，因此光速可变是一个合理的结论。光速可变理论认为光速与接受者密切相关，即观测者的速度将直接影响接受者所测得的光速：与光同向运行的接受者测得的光速要变小。与光逆向运行的接受者测得的光速将要变大。而相对于绝对 坐标系 而言光速是不变的。
在 阿尔伯特·爱因斯坦 提出的 广义相对论 中，光速会随着 引力场 的强度而改变。粒子的运动速度比真空中的光速要慢。它会发出一种被称为“ 契伦科夫辐射 ”的微弱 蓝光 。 蓝光光速与波长成正比。
质能方程
在 相对论 中，光速c与空间和时间相关联，在质能等价方程中具有特殊意义。光速与观测者相对于光源的运动速度无关。物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的动质量将趋于无穷大，所以质量不为0的物体达到光速是不可能的。只有静质量为零的光子，才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。在特定情况下，物体或波的传播速度可能比光速更快（例如，波的 相速度 、某些高速天文物体的出现以及特定的量子效应）。 下面给出质能方程的简单推导：
牛顿第二运动定律 是：当力F作用于质量为m的物体上时，所产生的 动量 mv的变化率等于这个力，即F＝ (mv)，这种形式的 牛顿第二运动定律 可应用于质量可变的运动物体。
由 阿尔伯特·爱因斯坦 的 狭义相对论 ，以速度v运动的粒子，其质量m为：
m= (1)
其中c是光速，m 0 是粒子的静止质量。设M＝m-m 0 是粒子质量的增量，则其能量的相应增量E为粒子所受力F对它所作的功，即E= Fdx= (mv)dx= d(mv) = vd(mv) (2)
由 (1)有m= ，从而dm= ，
由 (2)有E= vd(mv)= v(mdv+vdm)= vmdv + v²dm= v dv+ v 2
=m 0 c +m 0 c =m 0 c 3 = -m 0 c 2 =mc 2 -m 0 c 2 =Mc²。
测定方法
天文测量法
外层空间 是测定光速的理想场地，因为它空间大，又处于近乎真空的状态。一般人们会量度光走过 太阳系 内某个基准距离所需的时间，例如 地球轨道 半径。过去人们用这种方法测量的光速数值可以较为准确地表达成常用单位，但实际准确度要视乎基准距离的准确度。这样得出的光速通常以天文单位（AU）每天的单位表示 。
奥勒·罗默于1676年用天文方法首次对光速进行测定。从 地球 观测， 卫星 围绕 行星 公转的周期在地球向其靠近时会缩短，在地球远离它的时候则会加长。光从彼方到达地球所需的时间，在地球距离该行星（及其卫星）最近时，比两者相距最远时更短，此二距离只差就是地球绕日轨道的直径。光运行时间的差异，就会导致卫星公转周期在观测上的差异。罗默在木星和 木卫一 系统中观察到这种现象，并依此推断光横跨 地球轨道 直径需要22分钟的时间。一颗 恒星 发出的光束落在望远镜的物镜上。光在望远镜内向 天文望远镜目镜 行进的同时，望远镜向右移动。要使光束沿着望远镜内部行进，望远镜就要向右倾斜，使光源的影像位于实际位置的右边。
另一个方法是测量光行差。1728年，英国天文学家布莱德雷（1693—1762）采用恒星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量，发现并描述这一现象。光行差现象是来自遥远光源的光束速度与观测者速度的 向量 和所致。对于移动中的观测者来说，光源的位置会偏离其实际位置。由于 地球 绕日 公转 的速度是连续变化的，所以光行差会使恒星的视位置来回移动。在一年之内，所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周。根据 恒星 在 天球 上位置的最大角度差（最多达20.5弧秒），可以推算出光速和地球公转 速率 之间的关系。利用一年的已知时长，就可以换算出光从 太阳 抵达地球所需时间。布莱德雷由此测得光速为：C=299930千米/秒。这一数值与实际值比较接近 。
飞行时间法
光束从半镀银面反射后，经高速旋转的嵌齿轮投向镜子，由镜子反射后再穿过嵌齿轮，最后由半镀银面反射到单筒镜中。当齿轮转过一齿所需的时间与光往返的时间相等时，便可透过半镀银面观测到光，进而依据齿轮的转速计算出光速。另一种测定光速的方法是在已知距离外放下一面镜子，再量度光到达镜子反射回来的时间。代表方法是旋转棱镜法和旋转齿轮法 。
旋转齿轮法
1849年9月，法国物理学家斐索（A.H.L. Fizeau）用旋转齿轮法进行自动记录，测得光速为3.15×10 8 m/s（即315000千米/秒），成为在地面上用实验方法测定光速的第一人 。 阿曼德·斐索 转动一个具有720齿、以规则的间隔遮挡光的齿轮，当齿轮一秒钟内转动12.67次时，反射回来的光若被齿轮的齿遮断，实验者便看不见反射光；间断性的闪光来自安装在一定距离的镜面反射，齿轮转动更快时反射光会被另一个齿遮断，光又消失。这个研究是在巴黎市郊相距为8633米的絮伦（Suresnes）和蒙马特里（Montmartre）之间进行的，光在实验中经过的光程为2×8633米。他的测定结果与1983年确定的光速仅相差5%。 阿曼德·斐索 之后，还有纽考姆 (Newcomb)、福布斯(Forbes)、珀罗汀(Perotin)等人先后改进了这个实验，所得结果均在 2.99×l0 8 -3.01×10 8 m/s的范围内。1862年，法国实验物理学家 傅科 根据D.F.J.阿拉戈的设想用旋转镜法测得光速为c=（298000±500）千米/秒（即2.98×10 8 m/s）。他让平行光先通过半镀银镜面和透镜，再通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上，用平面镜的转速求出时间 。此外，傅科还利用这个实验的基本原理，首次测出了光在水中的传播速度，通过与光在空气中传播速度的比较，他计算出了光由空气射入水中的 折射率 。1874年，作为第三位在地面上测到光速的考尔纽(A.Cornu)改进了斐索的旋转齿轮法，测得更精确的结果：2.999×10 8 m/s 。1856年，科尔劳施（R. Kohlrausch）和韦伯（W. Weber）通过莱顿瓶放电完成了有关光速的测量，测得的数值很接近真空中光速，麦克斯韦根据他们的数据计算出电磁波在真空中的波速值为3.1074×10^5千米/秒。此值与菲佐的结果十分接近，这对人们确认光是电磁波起很大作用。自1857年到1923年测定光速一般使用电学测量方法。
旋转棱镜法
1928年， 美国 物理学家 阿尔伯特·迈克尔逊 为了测定出误差在0.001%以内，精确程度满足最基本的 核物理 运算的光速值，已经在过去50多年内设计了12次实验。他发明了6台精密装置，最终准确地测定出光速。并因此获得了 诺贝尔奖 。迈克尔逊用一个能够恒速旋转的引擎驱动 八边形 棱镜高速旋转，他向棱镜照射光线，在 镜子 旋转到某点时，光束正好能够反射到屋子后墙上静止的 曲面镜 上。这面旋转的镜子只用远远少于1秒的时间就能够把光线反射回曲面镜上，然后又继续旋转。曲面镜从 棱镜 的每面都会收到短光脉冲。每个光脉冲经过聚焦 透镜 的反射，穿过墙洞，传播到22英里外的 圣安东尼 山上。在那里，经过第二个聚焦透镜的反射，光脉冲又从一面镜子上径直返回 鲍尔迪山 。在这里，光脉冲又照射到后墙的曲面镜上，最后反射到旋转镜上。每个光脉冲不到1/4000秒就完成44英里的路程。返回光线在棱镜的反射下，就会投射到栅屋墙上的一个点。通过从棱镜与这一点的角度，迈克尔逊可以计算出光脉冲完成44英里往返路程， 镜子 转动的角度，并以此计算出光速。 阿尔伯特·迈克尔逊 计算出光速是2.997950377 10 8 m/s ，误差小于0.001%。
微波谐振腔法
1950 年， 埃森 （Essen）提出用空腔共振法来测量光速。原理是： 微波 通过空腔时，根据空腔的长度可以求出谐振腔的波长，把谐振腔的波长换算成光在真空中的波长，由波长和频率的乘积可计算出真空中光速。在实验中，将微波输入到圆柱形的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振腔的 圆周长 D(D为谐振腔直径)和波长λ之间有：πD=2.404825 λ，因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径D则用干涉法测量，频率用逐级差频法测定。实验 测量精度 达10 -7 。
微波干涉仪法
20世纪50年代流行用 微波 法测定光速。1952年，英国实验物理学家K.D.费罗姆用微波干涉仪法测量光速得c=（299792.50±0.10）千米/秒。此值于1957年被推荐为国际推荐值使用，直至1973年。1958年有一个较精确的光速值是在微波干涉仪（f=72GHz）中获得的：c=2.99792500×10 8 m/s，系统误差为3.3×10 -7 。1967 年，原苏联的西姆金（Simkin）等人用频率约为36GHz(波长8mm)的微波干涉仪完成了类似的测定，得到真空中光速值为299792.56± 0.11 km/s。1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先采用激光法测光速。1972年，该方法达到了极高的精确性，美国标准局（NBS）中K.M.Evenson等人以高度复杂的技术对 甲烷 (CH 4 )稳定激光完成了测频，实现了 光频测量 。此实验采用了铯原子频标出发的激光频率链，其中包括6台不同的激光器和5个 微波 速调管。结果得到：f CH4 =88．376181627×10 12 Hz。 测量精度 达6×10 -10 ；故可算出真空中光速c= CH4 f CH4 =299792458±1.2（m/s）。即精度达3.6×10 -9 。相较于1958年微波干涉仪法，精度提高了100倍。
光电测距仪法
用光在被测 基线 (约10km)内的飞行时间测定，是 伽利略·伽利莱 试验的发展。1949年至1957年， 瑞典 的贝奇斯传德采用了光电测距仪的方法，他用经过调制的克尔盒作为光源，用同一 振荡器 调制的 光电倍增管 作为检测器测定光速。 1924年，卡罗卢斯（Karolus）和米特尔施泰特（Mittelstaedt）提出利用克尔盒法来测定光速。1934年，谷瑞·德布雷（Cheury de Brayza）发表了有关光速的文章，其中列出了他们几年间光速的测量结果：1924年的结果为2.99802 10 8 m/s；1926年的结果为2.99796 10 8 m/s；1928年他们发表的结果，在测量中使用了克尔盒法，但最终施加交变电压来代替 齿轮 ，用以 周期性 地隔断光束，由此得到的光速值是755次测量结果的平均值，为2.99778 10 8 m/s；1933年的结果为2.99774 10 8 m/s。1937年， 舍伍德·安德森 在发现 正电子 获1936年 诺贝尔物理学奖 后，也用克尔盒法测量光速，他与另一位科学家胡特尔（Huttel）的测量结果和不确定度均为 2.99771 10 8 m/s。但在1941年，安德森的测量结果为2.99776 10 8 m/s，不确定度从5×10 -3 降低到1.4×10 -5 。1951 年， 瑞典 的贝奇斯传德（E.Bergstrand）用克尔盒法测出的光速是2.997931 10 8 m/s，1953年，麦肯济（Mackenzie）用此法测出的光速是2.997924 10 8 m/s，二者的不确定度分别为0.32×10 -5 和0.5×10 -5 。
现代物理测定方法
光拍频法
用光电检测器接收这个 拍频 波，即得频率为 拍频 ，如果接收电路将直流成分滤掉，即得纯粹的拍频信号在空间的分布。这就是说，处在不同 空间位置 的光检测器，在同一时刻有不同位相的光电流输出，利用比较 相位 的方法间接测定光速。
光拍频法测量光速是利用声光频移法形成光拍 ，通过远 、近光路产生光程差，测量光拍频率和光拍波长，从而间接测定光速的方法。实验需要测量的数据为拍频波长。测量时需要注意要对光路非常熟悉，并且充分理解光的反射路线，否则 测量误差 较大。当测出 拍频 波长后，从 数字频率计 读出高频 信号发生器 的输出频率，计算光速。
高精度时间间隔测量
1973年6月，国际计量局（BIPM）米定义咨询委员会决定以高精度光频测量和高精度光波长为基础：取激光波长 = 3.39223140 m，激光频率同前，测算出c= 299792458m/s（1，079，252，848.88km/h）作为公认的真空中光速值。同年8月，国际天文联合会决定采用。1975年，第15届国际计量大会（CGPM）确认上述光速值作为国际推荐值使用。 1983年第17届国际计量大会正式通过了对米的重新定义：“米是光在真空中 1/299 792 458 秒的时间间隔内行程的长度”。 国际单位制 的基本单位米于1983年10月21日起被定义为光在1/299，792，458秒内传播的距离 。使用 英制单位 ，光速约为186，282.397英里/秒，或者670，616，629.384英里/小时，约为1英尺/纳秒。只有当距离可以以更高的精度得到测量的时候，对光速c的新的测量才有意义 。国际计量界认为无需再测量真空中光速。
近代测量真空中光速实验的简表：
近代真空光速实验简表
超光速的观测
自 阿尔伯特·爱因斯坦 的光速极限提出后，我们的理论一直受制于光速极限。但有时候，我们似乎能观察到物质、能量或者信息的超光速运行，这其实是一种 错觉 。实现 宇宙 飞行也需要考虑突破光速来实现 。
因此科学家们进行了一系列相关实验来发现能否突破光速极限。美国 普林斯顿大学 科学家王利军于2000年进行的实验和 德国 科学家于2007年进行的实验都取得了一定的进展。在真空状态下，在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。不过，2007年的实验仍然存在争议。一些量子效应显得可以超光速瞬时传递，如 量子纠缠 现象。在“量子纠缠”现象中，信息的传播速度似乎比光速快。
2011年9月22日， 意大利 物理学家在OPERA实验中发现了一种超出光速40322.58分之一的中微子，如果实验数据确凿无误， 阿尔伯特·爱因斯坦 的 相对论 将会受到挑战。但是随后便发现，该实验结果为设备线路接错而造成。该实验结果于2012年6月8日被该小组宣布撤销。
应用领域
通讯
地球 赤道周长为40075 km，而c大约等于300000000 m/s，所以信息沿着地球表面需时67毫秒才能行进半个 地球 的距离。光在 光纤 中的实际传递时间则会更长，因为光纤内的光速比c慢大约35%，具体数值同 折射率 n相关。更甚者，全球性通讯很少用到两点之间的最短距离，而且信号在通过电开关和信号再生器时还会加入额外的延时 。
航空航天与天文学
地球与航天器之间的通讯无法瞬时传递。有限光速所带来的、从源到接收器的短暂信号延时会随着距离的增大而变得更明显。当阿波罗8号成为首艘进入月球轨道的 载人飞船 时，它与地面任务控制中心的通讯就有明显的延时：从地面发出的提问至少要等3秒才会得到回复。 地球 和 火星 之间的通讯延时介乎5到20分钟，具体数字要看当时两者的相对位置。若位于火星表面的机器人遇到问题，地面的控制人员要等5到20分钟才会收到消息，接着发出的指令又要等待5到20分钟才会抵达火星。地面与木星探测器的通讯延时高达数小时。一旦发生导航错误并须要人为干预，会有错过时机的危险。
来自其他遥远 天体 的光和信号需要长得多的时间才能到达地球。例如， 哈勃空间望远镜 超深空影像中来自最遥远的星系的光，在被探测之前已经过了约130亿（13×10 9 ）年的飞行时间。这些图片所捕捉到的，是这些星系130亿年前的样子，当时的 宇宙 年龄还不到10亿年。有限的光速使得天文学家能够观察远处天体更年轻时的样貌，从而研究 恒星 、星系和宇宙早期的演化。
天文距离有时会以光年作单位，特别是在科普作品和媒体报导之中。一光年等于光在一年的时间内所行进的距离，约等于9.461兆（万亿）公里，又等于0.3066秒差距。 比邻星 是除太阳以外最接近 地球 的恒星，其距离地球约4.2光年 。
测量距离
雷达系统通过发出无线电波脉冲，并测量电波从目标反射后返回到雷达天线的总时间，从而计算雷达与目标之间的距离。目标的距离是来回飞行时间的一半，乘以光速。导航卫星根据无线电信号在卫星之间传输的时间来确定卫星之间的位置；全球定位系统（GPS）接收器通过测量来自各个 卫星 的电波信号的抵达时间，计算它与这些卫星的距离，再推算接收器在地球上的位置。由于光在一秒内能行进30万公里，所以这些时间的测量必须非常精准。月球激光测距实验、射电天文学和深空网络利用来回飞行时间，分别量度月球、各 大行星 及航天器的距离 。