Bedste svar
Lys bevæger sig med ca. 300.000 kilometer i sekundet i et vakuum, der har et brydningsindeks på 1.0, men det sænkes ned til 225.000 kilometer i sekundet i vand (brydningsindeks = 1.3) og 200.000 kilometer i sekundet i glas (brydningsindeks på 1,5). Og langsomt i diamant har lys konstant hastighed, kun frekvensen og bølgelængden varierer Lysets hastighed ændres ikke, den skal bevæge sig mere i et medium end i vakuum. Når lys passerer gennem et medium, absorberer elektronerne i mediet energien fra lyset og bliver ophidset og frigiver dem tilbage. Denne absorption og genemission af lys giver genstande farve. Således interagerer lys med partiklen i mediet, hvilket forårsager forsinkelse. Men hastigheden forbliver den samme, kun den skal køre mere afstand i den givne tid, så det ser ud til, at hastigheden varierer, men det er den ikke. Det er umuligt for nogen fysisk genstand at rejse med eller mere end lysets hastighed. Den eneste grund til, at en foton kan rejse med lyshastigheder, er fordi den er mindre masse. Ethvert objekt, der har masse, når dæk når lyset, øger deres masse, kaldet relativistisk masse. Så når det accelererer for at nå lyshastigheder, bliver det mere massivt, og der kræves en uendelig energi for at nå lyshastigheder. Fotoner har ingen masse, så den kan rejse på c
Seneste video fra min kanal
Svar
Dette spørgsmål er mere subtilt, end det kan forekomme ved første øjekast, og det har at gøre med, hvad du mener ved at “måle en hastighed.” Du siger måske, at du vælger en enhed, siger meter pr. Sekund, og derefter måler du, hvor mange gange større lyshastigheden er end en meter pr. Sekund. Virker enkel nok. Undtagen …
Hvad er en måler? Og hvad er et sekund? Nå, du trækker måske din meterstick ud og fortæller mig, at der, den “en meter. Hvad et sekund angår, er det let: Alle ved, hvad en dag er, så del den bare op i 24 timer, del hver af dem op i 60 minutter, så splitt hver af disse i 60 stykker, og det er hvad et sekund er. Og ærligt talt er det, hvad folk gjorde et stykke tid. Her er det officielle målestok for International Bureau of Weights and Measures , som definerede måleren frem til 1960.
Men hvad skete der i 1960? Var der en forvrængning i rumtidskontinuumet, der ændrede længden på en meter? Desværre nej. Alt der skete var, at mange mennesker begyndte at ville måle afstande præcist, og nogle gange havde de ikke tilfældigvis deres kopi af International Prototype Meter med sig , eller måske blev det bøjet. Også på det tidspunkt havde folk opfundet Interferometri , som lader dem måle meget præcise afstande med meget mindre skævhed på små linjer på en meterstick Faktisk var alt dette sket mange årtier før 1960. 1960 var bare året, hvor Det Internationale Bureau for Vægte og Foranstaltninger endelig blev træt af alle klagerne og besluttede at erstatte den internationale prototype-måler med …
Krypton-standarden. I stedet for at være en adfærdskode efterfulgt af Superman, omdefinerede krypton-standarden en meter i form af en egenskab ved elementet krypton. Nogle gange bliver krypton ophidset, og når den lægger sig ned igen frigiver den orange-ish rødt lys. Måleren blev derefter defineret som 1.650.763,73 bølgelængder på dette lys. Godt, nu hvor du har slået dig til, hvad en meter er, kan du gøre videnskab.
Åh, men lysets bølgelængde er forskellig mellem luft og vakuum, så du skal sørge for at måle kryptonet bølgelængder i et vakuum. Åh, og der er også fem forskellige stabile isotoper af krypton, og hver af dem frigiver lys ved lidt forskellige bølgelængder. Du sukker, stiger ud af din centrifuge, snurrer op kryptongas for at adskille kryptons isotoper, tag den tungeste, krypton-86, og mål bølgelængden af den. OK, nu når du ved hvad en meter er, kan du måle lysets hastighed.
Men vent! Hvad med det andet? Men afgjorde vi det ikke allerede med at definere det som en bestemt brøkdel af en dag? Desværre viser det sig, at hastigheden på Jordens rotation ændres, så det er ikke noget at bruge det til at definere et sekund. Rotationshastigheden sænkes gradvist på grund af tidevandskræfterne fra Månen, og det ændrer sig også sporadisk på grund af omlejring af jordens masse, som en kunstskøjteløb, der bevæger deres arme ind for at dreje hurtigere undtagen med jordskælv og vulkanske eksplosioner.
Nå, lort. Så du tænker større og beslutter at bruge revolutionen af Jorden omkring solen for at definere et sekund. Men desværre viser det sig, at et år som en dag ikke er så konstant som du tror.Slæbebåden til Jupiter og de andre planeter på Solen er nok til at bevæge den lidt ud af kurs, hvilket kan ændre længden af et år lidt på en måde, der er svær at forudsige. Ak, de tidsintervaller, som du troede var konstant har alle forrådt dig.
Men alt håb er ikke tabt! Atomuret kommer til undsætning. Ligesom din ven krypton- 86 frigiver atomcæsium-133-atomet også lys i bestemte frekvenser, når det sætter sig ned efter at være ophidset. Et atomur kan måle denne frekvens meget præcist, hvilket giver dig mulighed for at definere det andet som den tid, det tager, at der er 9,192,631,770 svingninger af det udsendte lys.
Efter alt dit hårde arbejde med at sømme en meter og et sekund ned, kan du endelig måle lysets hastighed, som du ville have hele tiden. Men hvad er dette? International Bureau of Weights and Measures omdefinerede måleren i 1983 til at være den længde, som lyset bevæger sig på 1 / (299.792.458) sekunder. Lysets hastighed er således nøjagtigt 299.792.458 meter i sekundet, med vilkårlig nøjagtighed pr. Definition. Men det er snyd!
På den anden side giver det fra et fysikperspektiv brug af en enhed til at måle længde og en anden enhed til at måle tid omtrent lige så meget mening som at bruge miles til at måle vandrette afstande og fødder til måle lodrette afstande. Ja, at gå 100 miles nord er meget anderledes fra at gå 100 miles op, men hvis du insisterer på at bruge forskellige enheder til vandrette og lodrette længder, dreng vil du have det sjovt med at oprette stiger.
Eller lege med lasere, hvis du bryder ud af metaforen. Faktisk hvis, i stedet for at bruge lysets bølgelængde fra krypton-86 til at definere en meter og frekvensen af lys fra cæsium-133 for at definere et sekund, havde du valgt samme atom for begge, så ville du afvikle med det samme slags snyd for lysets hastighed. Bølgelængden for det lys gange dets frekvens er lysets hastighed, så hvis du fixer bølgelængden pr. Definition, og du fastsætter frekvensen pr. Definition, så ender du med at fastsætte lysets hastighed pr. Definition. Det er et meget utilfredsstillende svar.
Sagen er dog ikke lukket, og der er stadig et meget rimeligt spørgsmål at stille: Hvor præcist kan du måle hastigheder, i det mindste teoretisk? Hvis du ser en ting, der bevæger sig, hvor præcist kan du måle dens hastighed med hensyn til lysets hastighed? Eller hvis du kan lide, hvor nøjagtigt kan du måle lysets hastighed i form af tingets hastighed?
Heisenberg “s Usikkerhedsprincip udgør faktisk ikke et problem for dig. Princippet siger, at du ikke kan kende både en partikels position og momentum: Hvis du vil have mere nøjagtighed ved måling af en mængde, skal du opgive nøjagtighed i den anden mængde Men hvis du kender partikelens hvilemasse, så kan du beregne partikelens hastighed, idet du kun kender dens momentum, og du kan kende momentumet så præcist som du vil, forudsat at du opgiver alt håb om nogensinde at finde, hvor partikel er.
Der er også noget at sige om Planklængde . Det er imidlertid ikke i øjeblikket klart hvad, hvis nogen , fysisk betydning Planck-længden har. Hvis du mener, at Planck-længden er den mindste målbare længde, så er den mindste teoretisk målbare hastighed Planck-længden divideret med universets levetid. Så hvis du vil måle hastigheden af en bevægelig partikel, vil du ikke være i stand til at beregne den med større nøjagtighed end Planck-længden divideret med universets levetid. Heldig held ved jeg. Selvfølgelig, hvis universet fortsætter for evigt, som det i øjeblikket antages, så er der ingen grænse for din nøjagtighed.