光速的速度
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发布时间：2022-05-12 21:12
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热心网友
时间：2023-10-23 00:02
真空中的光速（speed of light/ velocity of light）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。
光速定义值：c=299792458m/s=299792.458km/s
光速计算值:c=光速(299792.50±0.10)km/s (一般取300000km/s）作用：当某物体运动速度相对于另一物体接近光速，某物体的时间相对于另一物体减慢，时间变化符合洛伦兹变换。（二十世纪七十年代通过卫星和地面天文台观测日食的同一时间位置的不同得以证实）光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按当前人类的认知来说达到光速不可能，所以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之内。
自20世纪初起，我们的理论一直受制于爱因斯坦验证的光速极限，即每秒186282英里(约合每秒30万公里)。即使我们把宇宙飞船加速到这一速度，到达距离我们最近的恒星系统半人马座阿尔法星(距离我们大约4.3光年)并返回，也需要近十年时间。此外，宇宙飞船本身还要考虑能量*。因此，必须要实现突破光速极限才有可能实现这些目的。科学家们实施了许多相关的实验，比如由美国普林斯顿大学科学家王利军(Lijun Wang)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。最初，科学家们坚信没有任何物质或信息能够突破光速，但光脉冲却能够做到。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，这一速度仍然无法对我们太空旅行提供太大的帮助。2007年的实验仍然存在争议。
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时间：2023-10-23 00:02
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。物体的质量还跟它运动的速度有关（前提是物体的速度要相当大，能跟光速能比较，比如说光速的1/4），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。
发展历程编辑
真空中的光速（speed of light/ velocity of light）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
光速
真空光速定义值：c0=299792458m/s
光速计算值：c0=299792.458km/s （一般取300000km/s）
作用：当某物体运动速度相对于另一物体接近光速，某物体的时间相对于另一物体减慢，时间变化符合洛伦兹变换。（20世纪70年代通过卫星和地面天文台观测日食的同一时间位置的不同得以证实）光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按当前人类的认知来说达到光速不可能，所以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之内。
自20世纪初起，我们的理论一直受制于爱因斯坦验证的光速极限，即每秒186282英里（约合每秒30万公里）。即使我们把宇宙飞船加速到这一速度，到达距离我们最近的恒星系统半人马座阿尔法星（距离我们大约4.3光年）并返回，也需要近十年时间。此外，宇宙飞船本身还要考虑能量*。因此，必须要实现突破光速极限才有可能实现这些目的。科学家们实施了许多相关的实验，比如由美国普林斯顿大学科学家王利军（Lijun Wang）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。最初，科学家们坚信没有任何物质或信息能够突破光速，但光脉冲却能够做到。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，这一速度仍然无法对我们太空旅行提供太大的帮助。2007年的实验仍然存在争议。
贝勒大学物理学教授杰拉德-克利弗尔认为，在“量子纠缠”现象中，信息的传播速度似乎比光速快。2007年和2008年的两次实验表明，“量子纠缠”的速度至少是光速的1万倍。未来实现超光速的方法可能是跳跃到*空间中。美国宇航局突破推进物理学计划前负责人马克-米利斯现致力于研究星际旅行，他表示，“肯定还有我们没发现的物理学领域。”米利斯举例指出，暗物质和暗能量或许能够为我们带来曙光。
真空中的光速等于299，792，458米/秒（1，079，252，848.88千米/小时）。[2]这个速度并不是一个测量值，而是一个定义。它的计算值为（299792500±100）米/秒。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。
在任何透明或者半透明的介质（比如玻璃和水）中，光速会降低；光在真空中的速度和光在某种介质中的速度之比就是这种介质的折射率。重力的改变能够弯曲光所传播的空间，使光像通过凸透镜一样发生弯曲，看上去绕过了质量较大的天体。光弯曲的现象叫做引力透镜效应，根据变化了的光线在光谱外波段呈现的不规则程度，可以推算发光星系的年龄和距离。
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，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。根据爱因斯坦的相对论，没有任何物体或信息运动的速度可以超过真空中的光速（c）。
介质影响编辑
令 ， 且设v是静止介质中的光速，u是介质的运动速度，v'是所要求得的运动介质中的光速。另请不要在意下文矢量的书写
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。
光和声虽然都具有波动性质，但两者波速的算法是完全不同的。以声音实验为例：空气对地面静止，第1次我们不动测得我们发出的声音1秒钟前进了300米；第二次我们1秒钟匀速后退1米，测得声音距我们301米，得到结论：两次声音相对地面速度不变，相对我们，第一次300米/秒；第2次301米/秒。在牵涉到的速度远小于光速的情况下，声速满足线性叠加。
换做光实验，我们用玻璃介质再做一次，静止玻璃中的光速，在各个方向上都是相等的。我们再做一个我们不动，让玻璃匀速运动的实验，会发现光对玻璃的速度在不同方向上是不等的，但不是简简单单的线性叠加了，而是遵循相对论速度叠加：
其实在前述声速实验中，声速严格来讲遵循的也是相对论速度叠加，只是若u、v都远小于光速c，则式子中 是个很小的值，近似略去之后就得v'≈v+u，回到经典的线性叠加形式。
所以，千万不可以用低速条件下机械波的近似规律去硬套光波。作为狭义相对论基本假设之一的光速不变原理，永远指的是真空中的光速c不变，它是基本物理常数之一。如果有介质，就需要利用相对论速度叠加公式去求光速，切忌用简单线性叠加。对光速不变原理的正确理解，是正确理解狭义相对论的关键之一。
不同介质中有不同的光速值。1850年菲佐用齿轮法测定了光在水中的速度，证明水中光速小于空气中的光速。几乎在同时，傅科用旋转镜法也测量了水中的光速（ ），得到了同样结论。这一实验结果与波动说相一致而与牛顿的微粒说相矛盾（解释光的折射定律时），这对光的波动本性的确立在历史上曾起过重要作用。1851年，菲佐用干涉法测量了运动介质中的光速，证实了A.-J.菲涅耳的曳引公式。[玻璃中光速 ]
光在玻璃中的速度：
光在酒精中的速度：
光在水中的速度：
光在冰中的速度：
光在真空中的速度：
质能方程推导编辑
第一步：要讨论能量随质量变化，先要从量纲得知思路。
能量量纲 ，即能量量纲等于质量量纲和长度量纲的平方以及时间量纲的负二次方三者乘积。
我们需要把能量对于质量的函数形式化简到最简，那么就要求能量函数中除了质量，最好只有一个其它的变量。
把 化简，可以得到只有一个量纲-速度量纲[V]的形式：[V]×[V]。
也就是[E]=[M][V]×[V]
可见我们要讨论质能关系，最简单的途径是从速度下手。
第二步：先要考虑能量的变化 与能量的变化有关的有各种能量形式的转化，其中直接和质量有关的只有做功。
那么先来考虑做功对于能量变化的影响。
当外力 作用在静止质量为m0的质点上时，每产生 的位移，物体能量增加：
。
考虑最简化的 外力与位移方向相同的情况，上式变成：
第三步：怎样把力做功和速度v变化联系起来呢？也就是说怎样来通过力的作用效果来得出速度的变化呢？
我们知道力对物体的冲量等于物体动量的增量。那么，通过动量定理，力和能量就联系起来了：
第四步：上式中显然还要参考m质量这个变量，而我们不想让质量的加入把我们力和速度的关系复杂化。我们想找到一种办法约掉m，这样就能得到纯粹的速度和力的关系。
参考 和 ，我们知道，
那么可以得到：
如果考虑最简单的形式：当速度改变和动量改变方向相同：
dE=vdP
第五步：把上式化成能量和质量以及速度三者的关系式（因为我们最初就是要讨论这个形式）：
∵dP=d（mv），∴dE=vd（mv）
第六步：把上式按照微分乘法分解：
这个式子说明：能量的增量含有质量因速度的增加而增加（量为dm）所产生的能量增量和单纯速度增加产生的能量增量2个部分。（这个观点非常重要，在相对论之前，人们虽然在理论物理推导中认识到质量增加也会产生能量增量，但是都习惯性认为质量不会随运动速度增加而变化，也就是误以为dm恒定为0，这是经典物理学的最大错误之一。）
第七步：我们不知道质量随速度增加产生的增量dm是怎样的，要研究它到底如何随速度增加（也就是质量增量dm和速度增量dv之间的直接关系）：
根据洛仑兹变换推导出的静止质量 和运动质量m公式：
化简成整数次幂形式：
化成没有分母而且m和 分别处于等号两侧的形式（这样就是得到运动质量m对于速度变化和静止质量的纯粹的函数形式）：
用上式对速度v求导得到 （之所以要这样做，就是要找到质量增量dm和速度增量dv之间最直接的关系，我们这一步的根本目的就是这个）：
（注意式子等号右边是常数的求导，结果为0），
即：
即：
即：
约掉公因式2m（肯定不是0，呵呵，运动质量为0？没听说过）
得到：
即：
由于dv不等于0（我们研究的就是非静止的情况，运动系速度对于静止系的增量当然不为0），
这就是我们最终得到的dm和dv的直接关系。
第八步：有了dm的函数，代回到我们第六步的能量增量式：
这就是质能关系式的微分形式，它说明：质量的增量与能量的增量成正比，而且比例系数是常数
最后一步：推论出物体从静止到运动速度为v的过程中，总的能量增量：
对上一步的结论进行积分，积分区间取质量从静止质量 到运动质量m，得到：
即：
这就是 物体从静止到运动速度为v的过程中，总的能量增量。
其中：
称为物体静止时候的静止能量。
称为物体运动时候的总动能（运动总能量），此时请注意m为运动状态物体的相对论质量。
总结：对于任何已知运动质量为m的物体，可以用 直接计算出它的运动动能。
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时间：2023-10-23 00:03
热心网友
时间：2023-10-23 00:04
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。
真空光速定义值：c0=299792458m/s
光速计算值：c0=299792.458km/s （一般取300000km/s）
