Paras vastaus
Valo kulkee noin 300 000 kilometriä sekunnissa tyhjiössä, jonka taitekerroin on 1,0, mutta hidastuu vedessä 225 000 kilometriin sekunnissa (taitekerroin = 1,3) ja 200 000 kilometriä sekunnissa lasissa (taitekerroin 1,5). Ja timanttivalossa hitaimmalla on vakionopeus, vain sen taajuus ja aallonpituus vaihtelevat. Valon nopeus ei muutu, sen on kuljettava enemmän väliaineessa kuin tyhjössä. Kun valo kulkee väliaineen läpi, väliaineessa olevat elektronit absorboivat energian valosta ja innostuu ja vapauttaa heidät takaisin. Tämä valon absorbointi ja uudelleenemissio antaa kohteille väriä. Siten valo on vuorovaikutuksessa väliaineen hiukkasen kanssa, mikä aiheuttaa viiveitä. Mutta nopeus pysyy samana, vain sen on kuljettava enemmän matkaa tiettynä aikana, joten näyttää siltä, että nopeus vaihtelee, mutta ei. Fyysisten esineiden on mahdotonta kulkea valon nopeudella tai enemmän. Ainoa syy, miksi fotoni voi liikkua valonopeudella, on se, että se on vähemmän massaa. Mikä tahansa esine, jolla on massa, kun renkaat saavuttavat valonopeuden, niiden massa kasvaa, nimeltään relativistinen massa. Joten kun se kiihtyy saavuttaakseen valonopeudet, se muuttuu massiivisemmaksi ja valonopeuksien saavuttamiseksi tarvitaan loputonta energiaa. Fotonilla ei ole massaa, joten se voi matkustaa kanavalla c
Viimeisin video kanavastani
vastaus
Tämä kysymys on hienovaraisempi kuin saattaa näyttää ensi silmäyksellä, ja se liittyy siihen, mitä tarkoitat mittaamalla nopeus. Saatat sanoa, että valitset yksikön, esimerkiksi metriä sekunnissa, ja sitten mitaat kuinka monta kertaa suurempi valon nopeus on kuin metri sekunnissa. Näyttää tarpeeksi yksinkertaiselta. Paitsi …
Mikä on mittari? Ja mikä on sekunti? No, saatat vetää mittatikusi ja kertoa minulle, että ”sa mittari. Mitä sekunnin ajan, se on helppoa: Kaikki tietävät, mikä päivä on, joten jaa se vain 24 tunniksi, jaa jokainen niistä 60 minuutiksi, jaa sitten kukin näistä 60 osaan, ja se on sekunti. Ja rehellisesti sanottuna sitä ihmiset tekivät jonkin aikaa. Tässä on kansainvälisen paino- ja mittaustoimiston virallinen mittapuikko, joka määritteli mittarin vuoteen 1960 asti.
Mutta mitä tapahtui vuonna 1960? Oliko avaruus-aika-jatkumassa vääristymä, joka muutti metrin pituutta? Valitettavasti ei. Tapahtui vain, että monet ihmiset alkoivat haluta mitata etäisyyksiä tarkasti, ja joskus heillä ei satunnaisesti ollut kopiota kansainvälisestä prototyyppimittarista . , tai ehkä se taipui. Myös siihen aikaan ihmiset olivat keksineet interferometrian , jonka avulla he pystyivät mittaamaan erittäin tarkat etäisyydet pienemmillä kouristuksilla pienillä viivoilla mittatikulla Itse asiassa kaikki tämä oli tapahtunut monta vuosikymmentä ennen vuotta 1960. 1960 oli juuri vuosi, jolloin kansainvälinen painojen ja mittojen toimisto kyllästyi vihdoin kaikkiin valituksiin ja päätti korvata kansainvälisen prototyyppimittarin …
Krypton-standardi. Kryptonistandardi ei ole Supermanin noudattama käyttäytymiskoodi, vaan määritti mittarin uudelleen elementin krypton-ominaisuuden suhteen. Joskus krypton innostuu, ja kun se laskeutuu takaisin, se vapauttaa oranssi-ish Mittari määriteltiin sitten 1 650 763,73 aallonpituudeksi tämä valo. Hienoa, nyt kun olet asettanut mittarin, voit tehdä tiedettä.
Voi, mutta valon aallonpituus on erilainen ilman ja tyhjiön välillä, joten sinun on varmistettava, että mitat kryptonin aallonpituudet tyhjiössä. Voi, ja lisäksi on olemassa viisi erilaista stabiilia kryptonin isotooppia, ja jokainen niistä vapauttaa valoa hieman eri aallonpituuksilla. Huokaat, pääset sentrifugistasi, pyörität jonkin verran kryptonikaasua erottaaksesi kryptonin isotoopit, Ota raskain, krypton-86, ja mittaa sen aallonpituus. OK, nyt, kun tiedät mikä metri on, voit mitata valon nopeuden.
Mutta odota! Entä toinen? Mutta eikö me jo ratkaisseet sitä määrittelemällä se tietyn päivän murto-osaksi? Valitettavasti käy ilmi, että maapallon kiertonopeus muuttuu, joten sekunnin määritteleminen sen avulla ei ole hyvä. Pyörimisnopeus hidastuu vähitellen kuun vuorovesi voimien vuoksi, ja se muuttuu myös satunnaisesti maapallon massan uudelleenjärjestely, eräänlainen kuin taitoluistelija, joka liikkuu käsivartensa pyörimään nopeammin paitsi maanjäristyksissä ja tulivuoren räjähdyksissä.
No, paska. Joten ajattelet suurempaa ja päätät käyttää maapallon ympärillä auringon määrittelemään sekunnin. Mutta valitettavasti käy ilmi, että vuosi ei ole yhtä vakio kuin luulet.Jupiterin ja muiden Auringon planeettojen vetäminen riittää siirtämään sen hieman kurssilta, mikä voi muuttaa vuoden pituutta hieman tavalla, jota on vaikea ennustaa. Valitettavasti aikajaksot, jotka luulit jatkuvasti ovat kaikki pettäneet sinut.
Mutta kaikki toivot eivät ole kadonneet! Atomikello tulee apuun. Aivan kuten ystäväsi krypton- 86, atomi-cesium-133-atomi myös vapauttaa valoa tietyillä taajuuksilla, kun se laskeutuu innostumisensa jälkeen.Atomikello voi mitata tämän taajuuden erittäin tarkasti, minkä avulla voit määrittää toisen ajan, joka kuluu 9 192 631 770 värähtelyyn säteilevä valo.
Kaiken kovan työn jälkeen, kun olet naulannut metriä ja sekuntia, voit vihdoin mitata valon nopeutta haluamallasi tavalla. Mutta mitä tämä on? Kansainvälinen painojen ja mittojen toimisto määritteli mittarin uudelleen vuonna 1983 pituudeksi, jonka valo kulkee 1 / (299 792 458) sekunnissa. Valon nopeus on siis tarkalleen määritelmän mukaan tarkalleen 299 792 458 metriä sekunnissa. Mutta se on huijausta!
Toisaalta fysiikan näkökulmasta yhden yksikön käyttäminen pituuden mittaamiseen ja toisen yksikön käyttäminen ajan mittaamiseen on suunnilleen yhtä järkevää kuin mailien käyttäminen vaakasuorien etäisyyksien ja jalkojen mittaamiseen. mittaa pystysuorat etäisyydet. Kyllä, 100 mailia pohjoiseen kulkeminen on hyvin erilainen kuin 100 mailin ylöspäin suuntautuminen, mutta jos vaadit eri yksiköiden käyttämistä vaaka- ja pystysuoraan, poika pidätkö hauskaa aikaa tikkaiden asettamisessa.
Tai leikkiä lasereilla, jos irrotat metaforasta. Itse asiassa, jos sen sijaan, että käyttäisit krypton-86: n valon aallonpituutta määritelläksesi metri ja valotaajuus cesium-133: sta sekunnin määrittämiseksi, olit valinnut saman atomin molemmille, sitten päädyit samaan eräänlainen huijaaminen valon nopeudelle. Kyseisen valon aallonpituus kertaa sen taajuus on valon nopeus, joten jos kiinnität aallonpituuden määritelmän mukaan ja vahvistat taajuuden määritelmän mukaan, päädyt vahvistamaan valon nopeuden määritelmän mukaan. Se on erittäin epätyydyttävä vastaus.
Tapaus ei kuitenkaan ole päättynyt, ja on vielä hyvin kohtuullinen kysymys: Kuinka tarkasti voit mitata nopeuksia, ainakin teoreettisesti? Jos näet asia, joka liikkuu, kuinka tarkasti voit mitata sen nopeuden valon nopeuden suhteen? Tai jos haluat, kuinka tarkasti voit mitata valon nopeuden kohteen nopeuden perusteella?
Heisenberg ”s Epävarmuusperiaate ei todellakaan aiheuta ongelmaa sinulle. Periaate sanoo, että et voi tietää sekä hiukkasen sijaintia että liikemäärää: Jos haluat enemmän tarkkuutta yhden määrän mittauksessa, sinun on luovuttava toisen määrän tarkkuudesta. Kuitenkin, jos tiedät hiukkasen lepomassan, voit laskea hiukkasen nopeuden tietäen vain sen liikemäärän, ja voit tietää liikemäärän niin tarkasti kuin haluat, jos luovut kaikesta toivosta koskaan löytää mistä hiukkanen on.
On myös sanottavaa Planckin pituudesta . Tällä hetkellä ei kuitenkaan ole selvää, mitä jos , fyysinen merkitys Planckin pituudella. Jos uskot, että Planckin pituus on pienin mitattava pituus, niin pienin teoreettisesti mitattava nopeus on Planckin pituus jaettuna maailmankaikkeuden eliniällä. Joten, jos haluat mitata liikkuvan hiukkasen nopeuden, et pysty laskemaan sitä suuremmalla tarkkuudella kuin Planckin pituus jaettuna maailmankaikkeuden eliniällä. Kovaa onnea, tiedän. Tietenkin, jos maailmankaikkeus jatkuu ikuisesti, kuten tällä hetkellä uskotaan, tarkkuudellesi ei ole rajoituksia.