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光速不變嗎

光速不變嗎的答案是:不變

光速不變嗎

光速(Lightspeed)是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是所發現的自然界物體運動的最大速度。

它與觀測者相對於光源的運動速度無關,即相對於光源靜止和運動的慣性系中測到的光速是相同的。物體的質量還跟它運動的速度有關(前提是物體的速度要相當大,能跟光速能比較,比如説光速的1/4),物體的質量將隨着速度的增大而增大,當物體的速度接近光速時,它的質量將趨於無窮大,所以有質量的物體達到光速是不可能的。只有靜止質量為零的光子,才始終以光速運動着。光速與任何速度疊加,得到的仍然是光速。速度的合成不遵從經典力學的法則,而遵從相對論的速度合成法則。

光速不變,指的是用不同速度運動的觀測者,測得的光速是一樣的,而按照伽利略變換的規則,如果一個觀測者追着光運動,它運動的越快,它測得的光速應該越小——而實際上,所有的觀測者測得光速是同一個值,這就產生了矛盾。這是因為我們的時間度量和長度度量都是用光定義的,觀測者用不同的速度運動,它的單位時間和長度度量都會跟着變化,所以光速不管對什麼速度的運動者來説,都是一個恆定值——不管是用光速=距離/時間,還是用光速=波長*頻率的算法,都是如此。

1、最早的高精度測量光速的方法,齒輪法。

光在特定的光路上,兩次通過齒輪的間隙後被觀測者看到。這種情況下,只有齒輪的轉速是某一些特定的值的時候,光才可以順利通過兩個間隙,而不被擋住。而這個特定的轉速,則與光速有關。這樣,就把光速的測量,轉化成了測量一個齒輪的轉速。

2、邁克爾遜的改進實驗。

把齒輪換成了一個八面的鏡子。鏡子不斷旋轉,只有在轉速是特定的值的時候,光才能順利被反射,進入觀測者的眼睛。由於這裏,鏡子對光路的影響更大,所以測量的精確度可以更高。

3、現代的光路測量往往會使用干涉法。

通過測量特定頻率的激光的波長,再用速度=波長*頻率,就能算出來速度。這一方法的精度極高。現在,由於米是從光速定義過來的,所以光速的值也就定死了,就是299792458m/s。

標籤: 光速
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