光速为何是绝对的每秒30万千米?此结果是如何得来的?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-02
光速为什么是30万千米每秒?是怎么测出来的?

光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。它不仅推动了光学实验的反站,也打破了光速无限的传统观念;在物理学理论研究的发展里程中,它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据,而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。

在光速的问题上物理学界曾经产生过争执,开普勒和笛卡尔都认为光的传播不需要时间,是在瞬时进行的。但伽利略认为光速虽然传播得很快,但却是可以测定的。1607年,伽利略进行了最早的测量光速的实验。
伽利略的方法是,让两个人分别站在相距一英里的两座山上,每个人拿一个灯,第一个人先举起灯,当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯,从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了,这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。

1676年,丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法。他在观测木星的卫星的隐食周期时发现:在一年的不同时期,它们的周期有所不同;在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的,而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月,罗麦预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度,观测并最终证实了罗麦的预言。

罗麦的理论没有马上被法国科学院接受,但得到了著名科学家惠更斯的赞同。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度:214000千米/秒。虽然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远,但他启发了惠更斯对波动说的研究;更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误,只是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测,现代用罗麦的方法经过各种校正后得出的结果是298000千米/秒,很接近于现代实验室所测定的精确数值。

1725年,英国天文学家布莱德雷发现了恒星的"光行差"现象,以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时,他无法解释这一现象,直到1728年,他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发,认识到光的传播速度与地球公转共同引起了"光行差"的现象。他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些。菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。

光速的测定,成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。但是,由于受当时实验环境的局限,科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度,还不能解决光受传播介质影响的问题,所以关于这一问题的争论始终悬而未决。

十八世纪,科学界是沉闷的,光学的发展几乎处于停滞的状态。继布莱德雷之后,经过一个多世纪的酝酿,到了十九世纪中期,才出现了新的科学家和新的方法来测量光速。

1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个透镜的焦点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光,平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点,在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出。通过这种方法,菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确的测出光速。

1850年,法国物理学家傅科改进了菲索的方法,他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上,同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度,通过与光在空气中传播速度的比较,他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后,又一次对微粒说做出了判决,给光的微粒理论带了最后的冲击。

1928年,卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。1951年,贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒。

光波是电磁波谱中的一小部分,当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量。1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是,微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速。

当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年,弗鲁姆求出光速的精确值:299792.5±0.1千米/秒。1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值:299792457.4±0.1米/秒。

光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间,但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展,尤其是在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据。

一、伽利略的方法是,让两个人分别站在相距一英里的两座山上,每个人拿一个灯,第一个人先举起灯,当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯,从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了,这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。
二、1676年,丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法。他在观测木星的卫星的隐食周期时发现:在一年的不同时期,它们的周期有所不同;在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的,而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月,罗麦预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度,观测并最终证实了罗麦的预言。
三、罗麦的理论没有马上被法国科学院接受,但得到了著名科学家惠更斯的赞同。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度:214000千米/秒。虽然这个数值与目前测得的最精确的数据相差甚远,但他启发了惠更斯对波动说的研究;更重要的是这个结果的错误不在于方法的错误,只是源于罗麦对光跨越地球的时间的错误推测,现代用罗麦的方法经过各种校正后得出的结果是298000千米/秒,很接近于现代实验室所测定的精确数值。
四、1725年,英国天文学家布莱德雷发现了恒星的“光行差”现象,以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时,他无法解释这一现象,直到1728年,他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发,认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象。他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些。菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。
五、1849年,法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处,在透镜与光源之间放一个齿轮,在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜,平面镜位于第二个透镜的焦点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光,平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点,在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿,当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光,当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间,根据齿轮的转速,这个时间不难求出。通过这种方法,菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度,用这种方法很难精确的测出光速。
六、1850年,法国物理学家傅科改进了菲索的方法,他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上,同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度,通过与光在空气中传播速度的比较,他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后,又一次对微粒说做出了判决,给光的微粒理论带了最后的冲击。
七、1928年,卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。1951年,贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/秒。
八、光波是电磁波谱中的一小部分,当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量。1950年,艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是,微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长,在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长,由波长和频率可计算出光速。
九、当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年,弗鲁姆求出光速的精确值:299792.5±0.1千米/秒。1972年,埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值:299792457.4±0.1米/秒。
光速的测定在光学的研究历程中有着重要的意义。虽然从人们设法测量光速到人们测量出较为精确的光速共经历了三百多年的时间,但在这期间每一点进步都促进了几何光学和物理光学的发展,尤其是在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争辩提供了非常重要的依据。

那么为什么光速是 300,000 公里/秒而不是其他值,光速本身并不是一个测量值,但爱因斯坦根据相对论定义了它,并基于该值的不变性,推导出其他结论。光速是绝对存在的,但它是用我们目前的测量方法来测量的,即每秒 300,000 公里,毕竟,在测量光束之前,人们已经设定了 1 米的长度。事实上,更精确的光速被定义为每秒 299792458 米。 


其实这是根据爱因斯坦的相对论理解跟研究出来的,假设宇宙飞船的速度无限接近光速,那么对于这个宇宙飞船,时间会变慢,飞船行驶的距离也会减少,因此,它会减慢自己的速度。因此,不可能超越光速。这正是时间膨胀的理论,因为对于光速的绝对,时间也变得相对。其次,当速度无限接近光速时,它的质量也会无限增加。

质量本身的无限性无法实现,根据爱因斯坦的质量还有能量方程,质量其实是无限无限的,并以光速运动,那么它的能量也将变得无限。如何满足无限能量的条件?光子没有静态质量,因此只有光子才能达到光速。有些人可能会怀疑,如果两艘宇宙飞船向相反的方向移动。

那么每艘宇宙飞船的速度是每秒 150,000 公里,那么相对运动是每秒 300,000 公里,不是吗,这种基于参考系统的相对运动不能与光速进行比较,光速超过经典力学,本身就是绝对运动,没有参考理论,所以将参考系统下获得的速度与光速进行比较是错误的。 

关于光速为何是绝对的每秒30万千米此结果是如何得来的的问题,今天就解释到这里。



光速是绝对的每秒30万千米,这个结果是科学家们研究宇宙的时候,通过把光速和地球上的速度进行了对比发现出来的,而且这个实验的结果还是在真空中进行的。

那么,为什么光速是300,000 km / s,而不是其他值?光速本身不是一个测量值,但爱因斯坦根据相对论对其进行了定义,并根据该值的不变性得出了其他结论。光速是绝对存在的,但是使用我们当前的测量方法(每秒300,000公里)进行测量。毕竟,在测量光束之前,人们已经将长度设置为1米。实际上,更精确的光速定义为每秒299792458米。

光速本身不是一个测量所得到的值,是爱因斯坦根据相对论而定义的,并且以此值的不变性为基础,而推得其他结论。光速就是一个绝对的存在,而是用我们现在的测量方式来测定它,就是三十万千米每秒。毕竟在测定出光束之前,一米是多长就已经被人们设定好了嘛。其实,较为精准的光速定义为299792458米每秒。

  • 光速为何是绝对的每秒30万千米?此结果是如何得来的?
    答:那么对于这个宇宙飞船,时间会变慢,飞船行驶的距离也会减少,因此,它会减慢自己的速度。因此,不可能超越光速。这正是时间膨胀的理论,因为对于光速的绝对,时间也变得相对。其次,当速度无限接近光速时,它的质量也会无限增加。
  • 为什么光速就是每秒30万km?不会改变吗?是什么限制了光的速度?
    答:光速是个界限,超过光速时间倒流,低于光速时间正常流动。我们所说的光都是可见光。光也是电磁波,电磁波的速度是光速,只能是每秒30万公里。E=mcc,光子是电子能级迁跃释放出能量,这个能量来源于电子和原子之间的电场,电场是没有质量,所以光子没有静止质量,当电子由高能位向低能位迁跃时电场转化为磁场,磁场是有质量的...
  • 为什么光速是每秒30万km而不是35万?是什么限制了光的速度?
    答:这有两个缘由,一个是人们规则1米就这么长,1秒就这么快,假如人们重新规则米和秒的长短,那光速就不是30万千米/秒了,另一个就是光速实践上自身就不是整30万千米/秒,它在真空中的速度为299792.458千米/秒。实践上光速是个常数的结论最早是从麦克斯韦联立方程组得到的,麦克斯韦预言电磁波的存在,...
  • 为什么光速是每秒30万km而不是35万?什么限制了光的速度?
    答:光在不同的介质中,传播速度是不一样的,介质吸收光子的能力越大,光在介质中的传播速度就越慢,根据科学家的测定,光在真空中的传播速度最大,为299792km/s ,约为30万千米每秒。那么,究竟是什么限制了光的传播速度,是什么让它止步于30万千米每秒?为什么不是35万,40万,甚至更多?根据牛顿第一...
  • 什么东西速度能达到30万千米每秒?那你们是如何得知的?科学家说的就一定...
    答:光速能达到30万千米每秒。 光速测量方法 天文学方法 1676年,丹麦天文学家O.C.罗默利用木星卫星的星蚀时间变化证实光是以有限速度传播的。1727年,英国天文学家J.布拉得雷利用恒星光行差现象估算出光速值为c=303000千米/秒。 罗默的卫星蚀法 光速的测量,首先在天文学上获得成功,这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速...
  • 为什么光速是30万千米/时,而不是40万或50万
    答:光速是30万千米/秒。现在米的定义为光在弱引力场真空中在1/299792458秒内传播的距离,反过来说光速就是299792458米每秒。最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。早在1676年丹麦天文学家罗默(1644— 1710)首先测量了光速.由于任何周期性的变化过程都可当作时钟,他成功地找到了离观察者...
  • 光速为什么是三十万千米每秒
    答:解:光是电磁波 光速度大约30万千米/秒 这个是有电磁波的特性觉定的 他在不同的介质中的传播速度是不同的。
  • 光速是极限速度,但却只有30万公里每秒,到底是什么限制了光速?
    答:我们日常所了解到的光速已经是我们在生活当中,基本上所接触到的极限速度达到了30万公里每秒,这个速度可以说是让世界上每一个国家都希望能够达到一个速度,因为这个速度可以让我们在许多的领域得到新的突破,比如说在探索宇宙以及海底深处的这些科技设备方面就需要这些速度来进行支持。尤其是对于宇宙航天来说...
  • 光速刚好每秒三十万公里,数据是怎么得来的?
    答:这就是为什么每隔4年会多出一天的原因。光速的数据并不是最标准的30万米每秒它。这么做只是为了取到一个计算方便,虽然现在超级计算机也变得越来越发达,运行几十万乃至几十亿位的数字都没有问题。但是毕竟某些科学实验还是得靠人的计算来得到一些最基本的工具,超级计算机,因为体型太大的原因,它不能够...
  • 光速为什么会是30万公里每秒呢?为什么不能快一点或慢一点呢?
    答:为什么只有每秒30万公里?一些科学家提出了这种逆向思维:在我们的宇宙中,似乎没有理由限制光速,但它只能走这么快。另一种思考方式是:如果光速变快了呢?我们无法让光速变得更快,但超级计算机可以告诉我们,通过模拟宇宙中的环境,我们可以对它了解更多。计算机模拟表明,当光速变快时,一切的速度都会发生...