既然光速不变,为什么在玻璃和水中,光速会降低?
光从真空穿过玻璃,再从玻璃又回到真空,速度一直都不变,都是光速C。因为频率和波长一直都不变,速度就不变。如果在玻璃中速度变慢了,就是频率和波长变了。回到真空是怎样恢复的呢?
频率和波长如果发生改变,就会产生新光源。但是从未观察发现到这个现象。
为什么测量出光在玻璃中传播速度是真空中的2/3变慢了呢?是因为光在玻璃中,不断产生折射,多走了路程的原故。
科学家已经观察到光在肥皂泡薄膜中传播,出现树技状的折射分技情况。
光在玻璃中传播,不断折射,而又不偏离原来传播方向,使路程增加了1/3,这是微观情况。宏观测量不出来,我们就以为光在玻璃中速度变慢了。
目前科学还没有发现可以改变光速,就是改变电磁场传播速度的任何方法。为什么呢?因为光是一种力,电磁力。没有质量,没有力的作用点,任何力不能对它作用而改变速度。
玻璃属于分子体,光在玻璃中穿过,会有降低速度,如果遇到黑色的介质,会阻挡光的辐射,透明的玻璃也只能穿过500米左右,水也是一样的,在海洋中,5O0米以下,是黑的。因为物体有阻挡力。太阳光的压强不够。
光速不变是指在任何参考系内,光速都是不变的。
比如说,你站在地上看火车时速是100公里每小时,如果你开车以80公里每小时的速度和火车并排前进,那么在你看来,火车的时速就变成20公里每小时了。这就是参考系变了,速度跟着改变。
而光速,在任何参考系内看,都是光速,不变。
你的问题是,在不同介质中的速度不同。而按照本意,在任何介质中,以不同的参考系看,速度仍然是不变的。
说的没错,在玻璃和水中,光速会改变,就说明光速不变的理论是错误的。下面就使用波的传播规律,证伪光速不变。
光速不变原理是指,同一束光相对于所有参照物的传播速度都一样,不管这些参照物是运动的或是静止的,也不管光源是否运动。光速不变理论其实是不切实际的错误理论,下面就对其错误原因进行说明。
光是波的一种,用波动理论诠释光速最合理,也最可靠。也就是说,光速问题实际就是波速问题,可以使用波速的确定方法确定光速。下面我们不妨就先研讨一下波速的确定方法。
波速确定方法与实物粒子运行速度的确定方法有所不同,波具有以下两大传播规律:
(1).波在传播介质中的传播速度是由传播介质的性质决定的,波在性质稳定的传播介质中的传播速度是固定的。
(2). 波源在传播介质中的移动不会影响波在传播介质中的传播速度。在确定波速时,波源在传播介质中的移动速度并不能参与波速的合成。既然是这样,波的传播介质就是波速的第一参照物。
根据波的以上两大传播规律,可归纳出以下的波速确定方法:
(1).首先确定波在传播介质中的传播速度。
(2).再确定波的传播介质相对于参照物的移动速度。
(3).然后把两个速度合成,就是波相对于该参照物的传播速度。
(4).波传播过程中,若波到达区域的传播介质性质出现了改变,则波的传播速度也会跟着改变。
总结:波速是由传播介质的性质与传播介质相对于参照物的运动状态两大因素决定的。
传播介质是波速的第一参照物,要想知道波相对于其它参照物的运行速度,就必须首先知道波的传播介质是什么。因此,确定光的传播介质是解决光速问题的关键。今天,光相对于各参照物的传播速度无法确定的问题,正是光不需要传播介质这个错误理论造成的。也正是在这种无法确定光速的情况下,才出现了不切实际的光速不变的假设。
波的形成与传播需要两个基本条件:波源和介质。波源是产生振动的物体,而介质则是振动能量传播所需的物质,这两个条件缺一不可。没有波源就无法产生振动,而没有介质则无法传播振动。而介质的震动只是在一平衡点进行,介质并不会随波的传播而移动。因此,必须有连续的传播介质波才可以传播下去。光波的传播也应如此,否则它就不属于波,也不会表现出各种各样的波的特性。那么又该如何确定光的传播介质是何种物质呢?其实方法很简单,既然波是靠介质的有序震动进行传播的,根据波的这个传播特点,就可归纳出确定波传播介质的方法,即:波传播时,在传播地点做有序震动的物质,就是波的传播介质。那么光传播时,是那种物质在做有序振动呢?是电磁场。因为光传播时,光波中电磁场的强度,进行着周期性的大小变换。电磁场强度的这种大小变换,实际就是电磁场在振动,变换中的电磁场的最大强度,正是电磁波的振幅。所以说,电磁场就是电磁波的传播介质。由于磁场是电场的另一种表现形式,也可认为:光的传播介质是电场。
人们之所以会认为光传播无需传播介质,是因为宇宙中一些星球发出的光可以穿过浩瀚的太空到达地球,人们一直认为浩瀚的太空是真空的,光既然可以在浩瀚的太空中传播,于是便有人认为光传播不需要传播介质。电场是由组成物质的带电粒子发出,并可以向远处无限的延伸。由于宇宙中存在有数以万亿计的星球,这些星球大都是由带电粒子组成,所以它们会在太空中形成各自的电场,这些电场才是光可以在浩瀚太空中传播的原因。
使用光的传播介质电场,还可以很容易的解释迈克尔逊-莫雷实验。迈克尔逊-莫雷实验测得,在地球附近空间中,光在各处及各个方向上的传播速度是相同的。为什么会有这样的结果呢?有以下两个方面的原因:
(1).由于其它星球距离地球太遥远,它们在地球附近形成的电场与地球自身形成的电场相比可以忽略,地球附近空间中的电场主要由地球自身形成。因此,地球附近空间中的电场与地球是成为一体的,没有相对运动。
(2).传播介质的性质决定着波在该传播介质中的传播速度。在地球附近空间这个特定区域里,电场的性质处处都基本相同,因此在这里测得的光速也都基本相同,为每秒约30万公里。
正是基于以上两点,才造成在地球附近空间中测量到的光速,在各处及各个方向上都基本相同。
基于上面的两点还可以明白:来自太阳或其它星球的光,它们在太空中传播时,不管其相对于地球的传播速度是多少,当它们到达地球附近后,其相对于地球的传播速度都会变的相同,为每秒约30万公里。正是各星球照射到地球上的光速相同,造成一些人认为光相对于各星球的传播速度都一样,便得出了不切实际的光速不变理论。在科学研究中,不能根据事物的表面现象下结论,要学会透过现象看本质。太空中的光相对于地球的传播速度并非是恒定不变的,因为太空中的电场,是由宇宙中数以万亿计的运动着的星球共同形成,当空间位置改变时,电场的强度与运动状态可能也会改变。电场的强弱变化以及电场的运动,都会影响光的传播速度,所以光在太空中并不会一直以恒定的速度传播。测量得到的每秒30万公里的光速,实际上是在地球附近空间这个特定区域中的光速。
有了可作为光速第一参照物的传播介质电场,还可以很容易的确定光在地球附近空间中传播时,其相对于各类参照物的传播速度。下面就通过一事例来诠释一下此类情况。
在地球附近的空间中,光的传播介质电场与地球没有相对运动,也即是,在这个区域里光的传播介质相对于地面是静止的。
假设光在地球附近空间中的传播速度是C。则一个停在轨道上的火车,其前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度就是C。由于火车没有运动,则火车相对于光的传播介质的运行速度是0,所以此时该光相对于火车的传播速度也是C。若该火车以速度V向前行驶,请问火车此时前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度又各是多少呢?
由于光源的移动不会影响光在传播介质中的传播速度,则行驶的火车前车灯发出的光,相对于轨道的传播速度仍是C,而不是C+V。
这里要明白,波速的确定方法与实体物质运行速度的确定方法有所不同。在运行的火车上,若有人在车厢内沿火车运动方向向前行走,则该人相对于轨道的移动速度就是车速与人行走速度之和。但波速的确定方法却不同,波速是由传播介质的性质与传播介质的运动状态两者决定,与波源的运动状态无关,所以不能简单相加,需按照前面归纳的波速确定方法计算。
由于行驶的火车相对于光的传播介质的运行速度不再是0,而是V,且火车行驶方向与光传播方向一致,则此时该光相对于火车的传播速度不再是C,而变为C-V。这里要注意,光虽说是由火车发出的,但其相对于移动的火车的传播速度并不是C。
火车行驶时,其前车灯发出的光,相对于轨道与火车的传播速度不再相同,由此说明光速不变原理是错误的。
大道至简,光速的确定方法与其它波并没有什么不同。光不能在无传播介质的空间中传播,也不存在光速不变原理。
光速永远不变的原理,是如何被发现的?
光速不变指的是光不容易由于参照系的变动而产生速率的转变。或是刚刚的那一个事例,时长换到夜里,开启大灯,在我们驾驶与另一辆汽车同方向同速行车的情况下,那车的大灯所发送的光相对性于大家来讲是299792458m\/s,如果我们不驾驶,站起没动,那车从大家眼前疾行而过,这时那车大灯所发送的光相对性...
哪位大神能解释一下光速为什么不变
从麦克斯韦方程组,可以推论出光波是电磁波。根据麦克斯韦方程,我们推出.因此我们得出光在真空中的传播速度是不变的,除非真空电容率或磁导率变化。这里说的是光速。那么光速不变,光与其他物体的运动差即速度差呢?一个物体速度的大小,是对自身运动大小的描述,描述的是一个物体的运动状态;运动差描述的...
谁能够解释下为什么光速在任何参照系中都是不变的?
爱因斯坦相对论,光速不变原理,这只是相对论的假设之一,相对论要建立在这个假设至上,我们平常所说的空间,为3维空间,加上时间一共4维。这个假设的内容就是,在这个思维空间上,任何物体的速度都是光速c,那么,如果如果一个物体速度小,则它的时间速度就相应大;反之则相反。比如一架以1\/2 c允许的...
光速与光源无关,光速不变的原因是什么
狭义相对论两条基本假设之一,光速不变原理:真空中的光速相对于任何惯性系沿任意方向恒为c,并与光源运动无关。这是解麦克斯韦方程组得到的,其坐标变换遵从洛伦兹变换,在广义相对论中,由于没有严格的惯性系了,提出了广义相对性原理,这样,不管什么情况,光速不变都成立。以上结论是相对论提出的,...
为什么光速是恒定不变的
为什么光速不变?那么,为什么光速不变呢?这个问题困扰了科学家们数百年。目前,科学家们认为光速不变的原因与电磁场的性质有关。电磁场是一种物理场,可以在空间中传播能量和动量。光是一种电磁波,它的速度受到电磁场的影响。具体来说,电磁场的性质使得光速在所有的惯性参考系中都是不变的。这是...
为什么光速不变?
真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。 光速不变原理,在狭义相对论中,指的是无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米\/秒。光速不变是由联立求解麦克斯韦方程组得到的,并为迈克尔逊—莫雷实验所证实。
光速不变,究竟为什么在水中的传播速度会变慢?
光速没有变慢,只是看上去变慢了,光在任何的介质中,传播速度都是一样的,都是一个固定值,不会发生任何的变化。光速,是目前已知的最快速度,任何物体或者物质的速度都不会超过光速,我们所熟知的引力又是出奇的和光速相等,这是一种巧合还是其他什么原因? 我们先来搞清楚一个概念:什么是万有引力...
光速不变是实验证实的,但光速为什么不变呢?
光速为什么不变?最早当然是来源于实证!科学界用所有的参照系对光速进行比较,最后都发现它是不变的!从宏观角度上来说,光速不变,也决定了我们宇宙运行的铁律;因为,人类所处的世界,是三维结构的;时间,空间,引力三者互相影响,互相包容,形成了一个稳定的“三角关系”,而光速,就是...
为什么光速不变?
也许你会有疑问,为什么光速不变现象和引力现象看到的都是速度变快呢。那是由于人自身作为时间性(粒子性)的存在来观察周围事物,看到的结果都是时间不变,速度变快。(无论是运动速度还是衰老速度,都是间接的去观察时间变化)。同时不难发现,引力现象是物质时间性的产物。或许你对“光速不变体现了...
光速不变,为何在水中的传播速度会变慢?
例如,如果我们打开正在行驶的火车上的手电筒,我们的光运动速度为每秒 299792458米毫米,而对于火车上的下一个旁观者来参考,光的移动速度仍然是每秒 299792458米,而不是光速加上火车的速度。出现这种现象的原因是火车上的时间减慢了。我们说光速保持不变,但光在不同传播介质中的传播速度不同。一般来说...
文适积雪: 为什么光在透明玻璃中的速度相对玻璃不变?——光在玻璃中也是匀速传播,因此…… 玻璃中光速变慢,是与空气中光速相比较而言的~ V空≈c V水=3/4 c V玻=2/3 c
虎林市19813854641: 在相对论中,光的速度是不变的,可光在玻璃为什么会速度变慢?
文适积雪:光在真空的速度是30万千米每小时,是最快的, 但是在其他介质里就减少,可以理解是介质阻挡了光的传播.
虎林市19813854641: 光速与介质的问题为什么光速在不同介质中速度不同,与相对论的光速不变原理矛盾吗?还有为什么不同频率的光在玻璃中速度不同? - ?
文适积雪:[答案] - 1,相对论的光速不变强调的是“真空”中光速不变,所以与你说的那个不矛盾. 2,光是电磁波,而不同介质对电场和磁场的传导效果是不同的,物理学把介质对电场传导性质称为“介电常数”, 介质对磁场传导性质称为“磁导率”. 这两个参数决...
虎林市19813854641: 为什么光速在真空中不变?光在其他介质中为什么会改变传播速度??
文适积雪: 正确的表述是: 光在不同的物质中有不同的速度.在真空中是真空光速.在玻璃中有在玻璃中的光速.所有光速中真空光速最大. 在介质中光速之所以减小,是因为光作为电磁波,对物质中的电子产生扰动,电子的扰动会产生电磁波,也叫极化波,这个次生的电磁波和原光波叠加,得到介质中的光波.解这个叠加的方程,得到的介质中的光传播肯定比真空中小.
虎林市19813854641: 光速到底为什么不变? - ?
文适积雪: 1、所谓“光速不变”,它是指对于任何参考系而言,真空中的光速是不变的. 2、这种说法的起因是,牛顿时代的速度叠加原理告诉我们:假设一辆火车速度为V1,车上人走的速度为V2,那么人相对地面的速度就是V=V1+V2.于是有人提出,...
虎林市19813854641: 为什么光速是不变的?它难道完全独立于这个世界,不受任何干扰? - ?
文适积雪: 光速不变原理是由联立求解麦克斯韦方程组得到的,并为迈克尔逊—莫雷实验所证实.光速不变原理是爱因斯坦创立狭义相对论的基本出发点之一.太阳光迈克尔逊——莫雷实验证明:太阳光的光速不变.迈克尔逊——莫雷实验的依据是:光...
虎林市19813854641: 爱因斯坦根据麦克斯韦方程组得到光速不变,但是为什么测量出玻璃里的光速比真空慢呢??
文适积雪: 因为介质不同,光速不变是指在真空中传播的光速,是一个不变的数值,其实你如果计算时用“光程/时间”来计算光速的话,也是一样的 一定记住,,迈克斯韦理论中能推导出一个关于电磁波波速的公式,他全部由物理常数组成,但是其中有...
虎林市19813854641: 为什么光速是恒定的 - ?
文适积雪: 真空中的光速,约为30万公里/秒 .与声音不同,光的传播不需要介质,所以光速不会随着介质的不同而改变!光是直线传播的.当介质变化时候,光只会发生其基本现象,如折射,散射等!
虎林市19813854641: 爱因斯坦说光速是恒定的!绝对的,不是相对的!但是我今天在初中物理书上看到了说光速在水中只有真空中的四 - ?
文适积雪: 在检验爱因斯坦狭义相对论的实验中,发现在真空中光速不变(在任意参照系下),或者说,在目前实验条件下,光速不变是成立的.光亦是一种波,而其由空气进入水或玻璃中,频率(f)不变,但由于相发生变化,振动能量减弱,波长(r)变短,由v=f*r知,速度变小.至于“四分之三”与“三分之二”的产生,则是由“最短时间效应”得出的,在惠更斯的《光学》中可以找到这个证明.
虎林市19813854641: 为什么「光速不变」只有结果,没有原因 - ?
文适积雪: 波速只相对于介质不变,比如声波只要传播声音的空气相对于测量者是静止的,不管声源如何运动,你测得的声速都是不变的.只有介质相对于测量者运动,比如顺风或者逆风,你测得的声音速度才会有变化.而光波和其他波有本质的区别,不说...