光速通常用 (c) 表示，是光及其他电磁辐射在真空中的传播速度。其数值精确为每秒 299,792,458 米，约合每秒 30 万千米。作为物理学中的基本常数，光速将距离测量与时间测量联系起来，并在相对论中占据核心地位。真空光速必须与光在材料中的传播速度区分开来，后者取决于介质以及所测量的波动类型。(nist.gov)
精确数值与计量单位
在国际单位制（SI）中，(c) 的数值由定义固定，而不是通过实验确定并附带测量不确定度。米通过这一固定数值和秒来定义：光在真空中于 (1/299,792,458) 秒内传播的距离为一米。这与过去的做法相反：过去是先独立确立长度标准，再测量光穿越这段距离的速度。(nist.gov)
以这种方式定义米的国际决议于 1983 年通过。在此之前，利用稳定的激光以及光的频率和波长测量，光速测量的精度已不断提高。固定 (c) 的数值并没有消除实际长度测量中的不确定度；不确定度仍存在于复现米的定义所用的仪器和操作程序中。这个精确数值反映的是单位的选择，而 (c) 的物理意义则来自它在自然定律中的作用。(bipm.org)
电磁学基础
在经典电磁学中，麦克斯韦方程组描述了相互耦合的电场和磁场，它们可以以波的形式在真空中传播。其传播速度为
[ c=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}}, ]
其中，(\varepsilon_0) 为真空介电常数，(\mu_0) 为真空磁导率。将这一电磁波传播速度与实测光速相对应，确立了光是一种电磁现象。(feynmanlectures.caltech.edu)
对于真空中的单色波，
[ c=f\lambda, ]
其中，(f) 为频率，(\lambda) 为波长。因此，不同频率的辐射具有不同的波长，但在真空中的传播速度相同。这一关系也提供了一种实验方法：通过独立测量频率和波长来确定光速；而在 (c) 的数值固定后，则可以根据频率确定波长。(nvlpubs.nist.gov)
相对论与速度上限
阿尔伯特·爱因斯坦于 1905 年将真空光速不变确立为狭义相对论的一项基本假设。无论光源或观测者如何运动，所有惯性观测者测得的 (c) 值都相同。与经典力学中的普通速度不同，光速不能通过将光源的速度与光的速度简单相加来求得。测得的距离和经过的时间会发生相对论性变化，从而保持光速不变。(feynmanlectures.caltech.edu)
这一常数也在时空中将空间与时间联系起来。它规定了物质、能量和信息传递的局部速度上限。对于静止质量不为零的粒子，其总能量为
[ E=\gamma mc^2,\qquad \gamma=\frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}. ]
当粒子的速度 (v) 接近 (c) 时，所需能量会无限增大，因此无法用有限的能量将其加速到光速。粒子静止时，这一表达式变为 (E_0=mc^2)，即质能等价关系。(feynmanlectures.caltech.edu)
在广义相对论中，这一表述是局部成立的：在足够小的自由落体实验室中进行测量，会得到与狭义相对论一致的结果。引力可以使光的路径弯曲，而在较大区域内采用坐标描述时，光的坐标速度未必恒定。这些效应并不意味着局部测得的真空光速常数发生了变化。(einstein-online.info)
在物质中的传播
在光学中，折射率 (n) 将真空光速与透明介质中的相速度联系起来：
[ v_{\mathrm{phase}}=\frac{c}{n}. ]
光在普通透明材料中的传播速度通常比在真空中慢。这种有效传播过程源于电磁场与物质中带电成分的相互作用，而不是基本常数发生了变化。波速在界面两侧的变化有助于解释折射现象。(feynmanlectures.caltech.edu)
介质的折射率通常随频率变化，这种现象称为色散。因此，有必要区分相速度与群速度：前者描述波峰的运动，后者描述波包包络的运动。相速度超过 (c) 本身并不会使信息以超光速传递，因为未经调制的波峰并不是可以独立控制的信号。新引入的扰动如何传播，需要另行考察。(feynmanlectures.caltech.edu)
光速测定的历史
1676 年，奥勒·罗默通过研究木星卫星木卫一的食现象观测时刻的变化，证实了光的传播需要时间。当地球靠近或远离木星时，光传播的距离随之改变，观测到的食现象时刻也发生变化。这种天文方法揭示了一种传播延迟，而在日常的地面距离范围内，这种延迟太小，难以直接探测。(pwg.gsfc.nasa.gov)
后来的测量越来越多地采用实验室技术。到了 20 世纪，通过测量微波和激光辐射的频率与波长，已经能够获得极为精确的光速值。这些进展最终促成了计量方式的转变：从依据独立的米标准测量 (c)，转为利用 (c) 定义这一标准。(nvlpubs.nist.gov)
天文距离与观测
光速有限意味着，天文学观测所呈现的是天体在光离开时的状态。来自太阳的光大约需要 8 分 20 秒才能到达地球。光年是距离单位，而不是时间单位：它是光在真空中传播一年所经过的距离，约为 9.46 万亿千米。因此，观测遥远天体，也就是在观测其历史中更早的阶段。(spaceplace.nasa.gov)