光在真空中的傳播速度有多快

真空中的光速是物理學中廣泛使用的指標，曾一度使許多發現成為可能，並解釋了許多現象的本質。為了理解該主題並了解如何以及在什麼條件下發現該指標，需要研究幾個重要點。

光速是多少

光在真空中的傳播速度被認為是一個絕對值，反映了電磁輻射的傳播速度。它在物理學中被廣泛使用，並以小拉丁字母“s”的形式命名（它表示“tse”）。

在真空中，光速用於確定不同粒子的移動速度。

根據大多數研究人員和科學家的說法，真空中的光速是粒子運動和各種輻射傳播的最大可能速度。

至於現象的例子，它們是：

1. 來自任何地方的可見光 資源.
2. 所有類型的電磁輻射（如 X 射線和無線電波）。
3. 引力波（這裡一些專家的意見不同）。

許多種類的粒子可以以接近光速的速度行進，但永遠達不到。

光速的準確值

多年來，科學家們一直在嘗試確定光速，但準確的測量是在上世紀 70 年代進行的。最終 指標為 299,792,458 m/s 最大偏差為 +/-1.2 m。 今天它是一個不變的物理單位，因為以米為單位的距離是 1/299,792,458 秒，這就是光在真空中傳播 100 厘米所需的時間。

科學的 確定光速的公式.

為了簡化計算， 指標簡化為 300,000,000 m/s (3×108 m/s).在學校的物理課上大家都熟悉，就是用這種形式測速的。

光速在物理學中的基本作用

無論研究中使用哪種參考系統，該指標都是主要指標之一。它不依賴於波源的運動，這也很重要。

1905 年，阿爾伯特·愛因斯坦提出了不變性假設。這發生在另一位科學家麥克斯韋（Maxwell）沒有發現發光以太存在的證據之後，提出了一個關於電磁學的理論。

因果效應不能以超過光速的速度傳播的斷言在今天被認為是相當合理的。

順便一提！ 物理學家並不否認某些粒子可以以超過所考慮指標的速度移動。但是，它們不能用於傳達信息。

歷史參考

要了解該主題的特徵並了解某些現像是如何發現的，應該研究一些科學家的實驗。 19世紀有許多對後來的科學家有幫助的發現，主要涉及電流以及磁和電磁感應現象。

詹姆斯麥克斯韋的實驗

物理學家的研究證實了遠距離粒子的相互作用。隨後，這使威廉韋伯發展了一種新的電磁學理論。麥克斯韋還明確確立了磁場和電場的現象，並確定它們可以相互產生，形成電磁波。正是這位科學家首先開始使用“s”這個名稱，至今仍被全世界的物理學家所使用。

由於這一點，大多數研究人員已經開始談論光的電磁性質。麥克斯韋在研究電磁激發的傳播速度時，得出了這個指標等於光速的結論，他一度對這一事實感到驚訝。

由於麥克斯韋的研究，很明顯光、磁和電不是獨立的概念。這些因素共同決定了光的性質，因為它是在太空中傳播的磁場和電場的組合。

電磁波傳播方案。

邁克爾遜和他證明光速絕對性的經驗

上世紀初，大多數科學家使用了伽利略的相對性原理，根據該原理，人們認為無論使用哪種參考系，力學定律都是不變的。但同時，根據理論，電磁波的傳播速度應該隨著源的移動而改變。這與伽利略的假設和麥克斯韋的理論都背道而馳，這也是研究開始的原因。

當時，大多數科學家傾向於“以太理論”，根據該理論，指標不取決於其來源的速度，主要決定因素是環境特徵。

邁克爾遜發現光速與測量方向無關。

由於地球在外層空間中沿某個方向運動，根據速度相加定律，在不同方向測量時，光速會有所不同。但邁克爾遜並沒有發現電磁波傳播的任何差異，無論測量是在哪個方向進行的。

以太理論無法解釋絕對值的存在，更能說明其謬誤。

愛因斯坦的狹義相對論

當時一位年輕的科學家提出了一個與大多數研究人員的想法背道而馳的理論。根據它，時間和空間具有確保真空中光速不變的特性，無論選擇的參考系如何。這解釋了邁克爾遜的不成功實驗，因為光的傳播速度不取決於其光源的運動。

[tds_council]間接證實愛因斯坦理論正確性的是“同時性相對論”，其本質如圖。[/tds_council]

一個人的位置如何影響他們對光傳播的感知的示例。

光速是怎麼測出來的？

許多人嘗試確定這個指標，但由於科學發展水平低，以前這樣做是有問題的。因此，古代科學家認為光速是無限的，但後來許多研究人員懷疑這個假設，這導致了許多嘗試來確定它：

1. 伽利略使用手電筒。為了計算光波的傳播速度，他和他的助手在山上，山之間的距離是精確確定的。然後其中一個參與者打開了燈籠，第二個參與者一看到光就必須這樣做。但由於波傳播速度快，無法準確確定時間間隔，這種方法沒有給出結果。
2. 來自丹麥的天文學家奧拉夫·羅默 (Olaf Roemer) 在觀察木星時注意到了一個特徵。當地球和木星在它們的軌道上處於相反的位置時，木衛一（木星的衛星）的日食比行星本身晚了 22 分鐘。基於此，他得出結論，光波的傳播速度不是無限的，而是有極限的。根據他的計算，這個數字大約是每秒 220,000 公里。
   根據 Roemer 確定光速。
3. 大約在同一時期，英國天文學家詹姆斯布拉德利發現了光像差現象，這是由於地球繞太陽運動以及繞其軸自轉造成的，因此恆星在天空中的位置並且與他們的距離在不斷變化。由於這些特徵，星星在每年都描述了一個橢圓。根據計算和觀察，天文學家計算出速度，它是每秒308,000公里。
   光像差
4. Louis Fizeau 是第一個決定通過實驗室實驗確定確切指標的人。他在距離源頭 8633 m 的地方安裝了一塊鏡面玻璃，但由於距離很小，無法進行準確的時間計算。然後科學家設置了一個齒輪，它定期用牙齒覆蓋光。通過改變輪子的速度，Fizeau 確定了光在什麼速度下沒有時間在齒間滑動並返回。根據他的計算，速度是每秒31.5萬公里。
   路易斯·菲索的經歷。

測量光速

這可以通過多種方式完成。不值得詳細分析它們；每個都需要單獨審查。因此，最容易理解的品種：

1. 天文測量.在這裡，最常使用 Roemer 和 Bradley 的方法，因為它們已經證明了它們的有效性，並且空氣、水和其他環境特徵的特性不會影響性能。在空間真空條件下，測量精度提高。
2. 空腔共振或空腔效應 - 這是在行星表面和電離層之間產生的低頻駐磁波現象的名稱。使用來自測量設備的特殊公式和數據，不難計算出空氣中粒子的速度值。
3. 干涉測量 - 一組研究方法，其中形成了幾種類型的波。這會產生干擾效應，從而可以對電磁振動和聲學振動進行大量測量。

在特殊設備的幫助下，可以在不使用特殊技術的情況下進行測量。

超光速可能嗎？

根據相對論，物理粒子對指標的超量違反了因果律。因此，可以將信號從未來傳輸到過去，反之亦然。但同時，該理論並不否認可能存在運動速度更快的粒子，同時它們與普通物質相互作用。

這種類型的粒子稱為快子。它們移動得越快，攜帶的能量就越少。

視頻課程：Fizeau 的實驗。光速的測量。物理11年級。

真空中的光速是一個常數；物理學中的許多現像都是基於它。它的定義成為科學發展的一個新里程碑，因為它可以解釋許多過程並簡化許多計算。