Beste antwoord
Licht reist met ongeveer 300.000 kilometer per seconde in een vacuüm, dat een brekingsindex van 1,0 heeft, maar het vertraagt tot 225.000 kilometer per seconde in water (brekingsindex = 1,3) en 200.000 kilometer per seconde in glas (brekingsindex van 1,5). En het langzaamste in Diamond Light heeft een constante snelheid, alleen de frequentie en golflengte varieert.Snelheid van het licht verandert niet, het moet meer reizen in een medium dan in vacuüm.Als licht door een medium gaat, absorberen de elektronen in het medium de energie van het licht en raakt opgewonden en laat ze weer los. Deze opname en heruitstraling van licht geeft objecten kleur. Licht interageert dus met het deeltje in het medium, wat vertraging veroorzaakt. Maar zijn snelheid blijft hetzelfde, alleen moet hij meer afstand afleggen in de gegeven tijd, dus het lijkt erop dat zijn snelheid varieert, maar dat is niet zo. Het is onmogelijk voor een fysiek object om met of meer dan de lichtsnelheid te reizen. De enige reden waarom een foton met lichtsnelheden kan reizen, is omdat het minder massa heeft. Elk object dat massa heeft wanneer banden lichtsnelheden bereiken, neemt hun massa toe, de zogenaamde relativistische massa. Dus als het versnelt om lichtsnelheden te bereiken, wordt het massiever en is er oneindige energie nodig om lichtsnelheden te bereiken. Fotonen hebben geen massa, dus het kan om c reizen.
Nieuwste video van mijn kanaal
Antwoord
Deze vraag is subtieler dan op het eerste gezicht lijkt, en heeft te maken met wat je bedoelt door “een snelheid te meten”. Je zou kunnen zeggen dat je een eenheid kiest, zeg meter per seconde, en dan meet je hoeveel keer groter de lichtsnelheid is dan een meter per seconde. Lijkt eenvoudig genoeg. Behalve …
Wat is een meter? En wat is een seconde? Nou, je kunt je metprik tevoorschijn halen en me vertellen dat daar, die een meter is. Wat een seconde betreft, dat is gemakkelijk: iedereen weet wat een dag is, dus verdeel die gewoon in 24 uur, deel ze allemaal op in 60 minuten, en vervolgens elk daarvan in 60 stukken splitsen, en dat is wat een seconde is. En, eerlijk gezegd, dat is wat mensen een tijdje deden. Hier is de officiële meetprik van het International Bureau of Weights and Measures , dat de meter tot 1960 definieerde.
Maar wat gebeurde er in 1960? Was er een vervorming in het ruimte-tijd continuüm waardoor de lengte van een meter veranderde? Helaas niet. Het enige dat gebeurde, was dat veel mensen afstanden precies wilden meten, en soms hadden ze “niet toevallig hun exemplaar van de International Prototype Meter bij zich , of misschien raakte het verbogen. Tegen die tijd hadden mensen ook Interferometrie uitgevonden, waarmee ze zeer nauwkeurige afstanden konden meten met veel minder turen naar kleine lijnen op een meter In feite was dit alles vele decennia vóór 1960 gebeurd. 1960 was precies het jaar waarin het International Bureau of Weights and Measures eindelijk alle klachten beu was en besloot de internationale prototypemeter te vervangen door …
De Krypton-standaard. In plaats van een gedragscode te zijn gevolgd door Superman, heeft de krypton-standaard een meter geherdefinieerd in termen van een eigenschap van het element krypton. Soms raakt krypton opgewonden, en wanneer het weer tot rust komt, komt het oranje-achtig vrij rood licht. De meter werd vervolgens gedefinieerd als 1.650.763,73 golflengten van dit licht. Geweldig, nu je weet wat een meter is, kun je aan wetenschap doen.
Oh, maar de golflengte van licht verschilt tussen lucht en vacuüm, dus je moet ervoor zorgen dat je het krypton meet golflengten in een vacuüm. Oh, en er zijn ook vijf verschillende stabiele isotopen van krypton, en elk van hen geeft licht af met enigszins verschillende golflengten. Je zucht, stap uit je centrifuge, draai wat krypton-gas op om de isotopen van krypton te scheiden, neem de zwaarste, krypton-86, en meet de golflengte daarvan. OK, nu je weet wat een meter is, kun je de lichtsnelheid meten.
Maar wacht even, hoe zit het met de tweede? Maar hebben we dat niet al opgelost door het te definiëren als een bepaald deel van een dag? Helaas blijkt dat de rotatiesnelheid van de aarde verandert, dus het gebruik ervan om een seconde te definiëren is niet goed. De rotatiesnelheid neemt geleidelijk af als gevolg van de getijdekrachten van de maan, en verandert ook sporadisch door de herschikking van de massa van de aarde, een beetje zoals een kunstschaatser die zijn armen naar binnen beweegt om sneller te draaien, behalve bij aardbevingen en vulkanische explosies.
Nou, onzin. Dus je denkt groter en besluit de revolutie van de aarde rond de zon om een seconde te definiëren. Maar helaas, het blijkt dat, net als een dag, een jaar niet zo constant is als je zou denken.Het slepen van Jupiter en de andere planeten op de zon is voldoende om het een beetje uit de koers te laten gaan, waardoor de lengte van een jaar enigszins kan veranderen op een manier die moeilijk te voorspellen is. Helaas, de tijdsintervallen waarvan je dacht dat ze constant hebben jullie allemaal verraden.
Maar alle hoop is niet verloren! De Atoomklok komt te hulp. Net als je vriend krypton- 86, geeft het atoom cesium-133 ook licht af in bepaalde frequenties wanneer het tot rust komt nadat het opgewonden is geraakt. het uitgestraalde licht.
Na al je harde werk om een meter en een seconde vast te spijkeren, kun je eindelijk de snelheid van het licht meten zoals je altijd al wilde. Maar wat is dit? Het International Bureau of Weights and Measures heeft de meter in 1983 opnieuw gedefinieerd als de lengte die licht aflegt in 1 / (299.792.458) seconden. De lichtsnelheid is daarmee per definitie exact 299.792.458 meter per seconde, met willekeurige nauwkeurigheid. Maar dat is vals spelen!
Aan de andere kant is het vanuit een natuurkundig perspectief om de ene eenheid te gebruiken om lengte te meten en een andere eenheid om de tijd te meten, ongeveer net zo logisch als mijlen gebruiken om horizontale afstanden te meten en voeten tot meet verticale afstanden. Ja, 100 mijl naar het noorden gaan is heel anders dan 160 kilometer omhoog gaan, maar als je erop staat verschillende eenheden te gebruiken voor horizontale en verticale lengtes, jongen ga je een leuke tijd hebben met het opzetten van ladders.
Of spelen met lasers, als je de metafoor doorbreekt. In feite, als, in plaats van de golflengte van licht van krypton-86 te gebruiken om een meter en de frequentie van het licht van cesium-133 om een seconde te definiëren, had je voor beide het zelfde atoom gekozen, dan zou je met hetzelfde eindigen soort vals spelen voor lichtsnelheid. De golflengte van dat licht maal de frequentie is de snelheid van het licht, dus als je de golflengte per definitie vastlegt en je de frequentie per definitie vastlegt, dan bepaal je uiteindelijk de lichtsnelheid per definitie. Het is een zeer onbevredigend antwoord.
De zaak is echter niet gesloten en er is nog een zeer redelijke vraag om te stellen: hoe nauwkeurig kun je snelheden meten, in ieder geval theoretisch? Als je een ding dat beweegt, hoe nauwkeurig kun je zijn snelheid meten in termen van de lichtsnelheid? Of, als je wilt, hoe nauwkeurig kun je de lichtsnelheid meten in termen van de snelheid van het ding?
Heisenbergs Onzekerheidsprincipe vormt eigenlijk geen probleem voor je. Het principe zegt dat je de positie en het momentum van zowel een deeltje niet kunt weten: als je meer nauwkeurigheid wilt bij het meten van de ene grootheid, moet je de nauwkeurigheid in de andere grootheid opgeven Als u echter de rustmassa van het deeltje kent, kunt u de snelheid van het deeltje berekenen door alleen het momentum te kennen, en u kunt het momentum zo nauwkeurig kennen als u wilt, op voorwaarde dat u alle hoop opgeeft ooit te vinden waar het deeltje is.
Er is ook iets te zeggen over de Planck-lengte . Het is momenteel echter niet duidelijk wat, indien van toepassing, , fysieke betekenis die de Planck-lengte heeft. Als je gelooft dat de Planck-lengte de kleinste meetbare lengte is, dan is de kleinste theoretisch meetbare snelheid de Planck-lengte gedeeld door de levensduur van het universum. Dus als je de snelheid van een bewegend deeltje wilt meten, kun je het niet nauwkeuriger berekenen dan de lengte van Planck gedeeld door de levensduur van het universum. Pech, ik weet het. Natuurlijk, als het universum zal voor altijd doorgaan, zoals momenteel wordt aangenomen, dan is er geen limiet aan uw nauwkeurigheid.