光速的真实存在吗?
根据爱因斯坦的相对论,物体的速度极限是光速,也就是说物体的速度不能超过光速。但光速是真实存在的。太阳发出的光以光速飞行,到达地球需要8分钟。
光速是多大?
光速为每秒299792.458公里。真空光速定义值:c0=299792458m/s=299792.458km/s。1km等于1公里,所以光速为299792.458公里每秒,一般记作30万公里每秒。
什么是光速:
光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。光在真空中传播的速度约为3.0*10^8m/s。根据科学家的研究,真空中的光速是目前为止发现的自然界中运动的最大速度,尚未有科学表明还有比光速更快的速度产生。
光速是什么样的?
光速速度:299792458米/秒≈3×10^8米/秒
1光速(c)=299792.458千米/秒(km/s)
光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。
它与观测者相对于光源的运动速度无关,即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。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,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,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。速度的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的速度合成法则。
真空中的光速是自然界物体运动的最大速度。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。真空中的光速是一个重要的物理常量。
光速是多少?谁第一个测量出来的?用什么方法?
光速可以达到惊人的299792458米/S,也就是说光一秒就可以绕我们地球将近八圈,那么光速传播的竟然如此快,我们又是如何测量出来的呢?
罗默利用木卫一在时间段内的“消踪”与“现踪”的方法测量光速
起初科学家们认为光速是无限的,没有具体的传播速度,直到丹麦天文学家罗默从测量实验中得出光波是以有限速度传播的。之后伽利略和他的助手分别站在两个相距1.6千米的山顶上。首先伽利略利用手电筒照向助手,当助手看到伽利略手电筒的光后开始计时并且用自己的手电筒照向伽利略,当伽利略看到助手手电筒的光时停止计时。但由于光的传播速度太快这样根本就测量不出来。
不久后罗默把太阳、地球、木星和木卫一做为一套完整的系统对光速展开了测量。如图所示A点为太阳
B点为木星,而当木卫一绕木星运动到木星背后时也就是图中CD的阴影部分时,由于太阳光照射到木卫一的光线会被木星遮挡,所以这段时间从地球上是观测不到木卫一的(当木卫一运动到C点时,木卫一消失称为“消踪”;木卫一运动到D点时,木卫一出现称为”现踪”)。那么假如当地球运动到F点,木卫一恰好运动到C点时,木卫一从观测者的视野中消失,而由于光的传播是以一定速度进行的,所以在木卫一消失后一段时间内,地球上的观测者才能发现木卫一消失的现象。而当地球运动到G点时,木卫一刚好运动到D点,这时木卫一又出现在地球观测者的视野中。这时因为地球从F点运动到G点是在逐渐靠近木星,所以这组观察中木卫一从消失到出现所用的时间是较短的。而还有一种情况是当地球运动到L点时木卫一恰好运动到C点,当地球运动到K点时木卫一运动到D点。那么由于这种情况是地球逐渐在远离木星,所以这种情况木卫一从消失到出现所用的时间是较长的。
在罗默重复了几十次这样的观测后得出结论,光线传播速度可能等同于地球绕太阳公转轨道直径的距离,光波从木星到达地球大约需要22分钟时间,这大约等于220,000公里每秒,比我们实力光速值低了约26%。
尽管这个数值与我们光速的实际数值有一定的差距,但这也证实了光速不是无限的,也正是如此让后期的天文学家们在光速的测量上有了更多的投入,让光速的实际传播很快的与我们见面了。
迈克尔逊 八面镜测光速法
在迈克尔逊的八面镜测光速中,他做了一个正八棱柱,而在八个侧面上分别安上一面镜子,
这时如图,让一束入射光S与镜面形成一个45°的夹角,反射角也与镜面形成一个夹角为45°。这时当光线S1经过反射系统B时将光线S2反射到八面镜的其中一面镜面上,而这时S2与镜面的入射角、反射角也必须为45°才能使得这束光最终传播到观测站T去计算光速。迈克尔逊在反复实验后,调节八面镜的转动速度刚好为S1、S2与镜面的夹角为45°(设:八面镜的转速为n转/s;光线走过的距离为L1、L2,反射系统距离较短忽略不计;光速为c米/s)。最终得出△t=1/8nT ;S=L1+L2 ;推导C=16n(L1+L2)。 计算出光速为:3×10∧8/s 与我们现在被认同的光速已经很接近了。
K.M埃文森等人利用激光测量光速
1972年,美国的K.M.埃文森等人直接测量激光频率ν和真空中的波长λ,按公式c=νλ算得c=(299792458±1.2)米/秒。并且在1975年的第15届国际计量大会上宣布把c=(299792458±1.2)米/秒的光速值作为国际推荐值使用。
同时在爱因斯坦的《广义相对论》中揭示了光速可能是我们宇宙中传播最快的速度。因为一个物体随着运动速度的增加它的质量也会增加。当这个物体运动达到光速时它的质量就会变的无穷大,可理论上来讲一个物体自身的运动速度不可能达到光速,同时在外力的运用下也不能使一个物体的质量达到无穷大,那么这样看来是没有一个物体的的运动速度是可以达到甚至超过光速的。
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光速等于多少马赫?
马赫是表示速度的量词,1马赫相当于1倍的音速,约为0.3403公里(千米)/秒。光速约为300000公里(千米)/秒。光速约等于3000000÷0.3403≈881575.马赫。