Najlepsza odpowiedź
Światło porusza się z prędkością około 300 000 kilometrów na sekundę w próżni, która ma współczynnik załamania światła 1,0, ale zwalnia do 225 000 kilometrów na sekundę w wodzie (współczynnik załamania światła = 1,3) i 200 000 kilometrów na sekundę w szkle (współczynnik załamania światła 1,5). I najwolniejszy w Diamentowym świetle ma stałą prędkość, zmienia się tylko jego częstotliwość i długość fali Prędkość światła się nie zmienia, musi podróżować więcej w ośrodku niż w próżni, Kiedy światło przechodzi przez ośrodek, elektrony w ośrodku absorbują energię od światła, podnieca się i uwalnia je z powrotem. Ta absorpcja i reemisja światła nadaje obiektom kolor. W ten sposób światło oddziałuje z cząsteczką w ośrodku, co powoduje opóźnienie. Ale jego prędkość pozostaje taka sama, tylko że musi pokonać większą odległość w danym czasie, więc wygląda na to, że jest zmienna, ale tak nie jest. Nie jest możliwe, aby jakikolwiek obiekt fizyczny poruszał się z prędkością światła lub większą niż prędkość światła. Jedynym powodem, dla którego foton może podróżować z prędkością światła, jest to, że ma mniejszą masę. Każdy obiekt mający masę, gdy opony osiągają lekkie prędkości, zwiększa swoją masę, zwany masą relatywistyczną. Więc gdy przyspiesza do prędkości światła, staje się bardziej masywny i do osiągnięcia prędkości światła potrzebna jest nieskończona energia. Fotony nie mają masy, więc mogą podróżować w punkcie „c”
Najnowszy film z mojego kanału
Odpowiedź
To pytanie jest bardziej subtelne niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka i ma związek z tym, co masz na myśli przez „pomiar prędkości”. Możesz powiedzieć, że wybierasz jednostkę, powiedzmy metry na sekundę, a następnie mierzysz, ile razy prędkość światła jest większa niż metr na sekundę. Wydaje się dość proste. Z wyjątkiem …
Co to jest metr? A co to jest sekunda? Cóż, możesz wyciągnąć swój miernik i powiedzieć mi, że tam, to jest metr. Jeśli chodzi o sekundę, to jest łatwe: każdy wie, czym jest dzień, więc podziel go na 24 godziny, podziel każdy z nich na na 60 minut, a następnie podziel każdy z nich na 60 części i to jest sekunda. I, szczerze mówiąc, ludzie to robili przez jakiś czas. Oto oficjalny miernik Międzynarodowego Biura Miar i Wag , które definiowało miernik do 1960 r.
Ale co się stało w 1960 roku? Czy wystąpiło zniekształcenie w czasoprzestrzeni, które zmieniło długość metra? Niestety nie. Wszystko, co się wydarzyło, to to, że wielu ludzi zaczęło chcieć precyzyjnie mierzyć odległości i czasami nie mieli ze sobą kopii International Prototype Meter a może się wygięło. Do tego czasu ludzie wynaleźli też interferometrię , która pozwalała mierzyć bardzo precyzyjne odległości przy znacznie mniejszym mrużeniu oczu na maleńkie kreseczki na mierniku . W rzeczywistości wszystko to wydarzyło się wiele dziesięcioleci przed 1960 rokiem. Rok 1960 był właśnie rokiem, w którym Międzynarodowe Biuro Miar i Wag w końcu miało dość wszystkich skarg i zdecydowało się wymienić międzynarodowy prototypowy miernik na…
Standard Krypton. Zamiast być kodem zachowania, po którym następuje Superman, standard kryptonu na nowo zdefiniował licznik pod względem właściwości elementu krypton. Czasami krypton jest podekscytowany, a kiedy się uspokaja, uwalnia pomarańczową światło czerwone. Miernik został następnie zdefiniowany jako 1 650 763,73 długości fali to światło. Świetnie, teraz, kiedy już ustaliłeś, czym jest metr, możesz zajmować się nauką.
Och, ale długość fali światła jest inna w powietrzu i próżni, więc musisz upewnić się, że mierzysz krypton długości fal w próżni. Aha, jest też pięć różnych stabilnych izotopów kryptonu, a każdy z nich uwalnia światło o nieco innych długościach fal. Wzdychasz, wyjdź z wirówki, rozpal trochę gazu kryptonowego, aby oddzielić izotopy kryptonu, weź najcięższy z nich, krypton-86, i zmierz jego długość. OK, skoro już wiesz, czym jest metr, możesz zmierzyć prędkość światła.
Ale czekaj! A co z sekundą? Ale czy nie załatwiliśmy tego już, definiując go jako pewien ułamek dnia? Niestety okazuje się, że zmienia się prędkość obrotu Ziemi, więc użycie jej do zdefiniowania sekundy nie jest dobre. Tempo rotacji stopniowo zwalnia pod wpływem sił pływowych z Księżyca, a także zmienia się sporadycznie ze względu na zmiana układu masy Ziemi, coś w rodzaju łyżwiarza figurowego poruszającego rękami, aby obracać się szybciej, z wyjątkiem trzęsień ziemi i eksplozji wulkanów.
Cóż, cholera. Myślisz bardziej i decydujesz się na rewolucję Ziemia wokół Słońca, aby zdefiniować sekundę, ale niestety okazuje się, że rok nie jest tak stały, jak dzień, tak jak myślisz.Pociągnięcie Jowisza i innych planet na Słońcu wystarczy, aby nieco zboczyć z kursu, co może nieznacznie zmienić długość roku w sposób trudny do przewidzenia. Niestety, przedziały czasowe, o których myślałeś, że są wszyscy cię zdradzili.
Ale nadzieja nie jest stracona! Zegar atomowy przychodzi na ratunek. Podobnie jak twój przyjaciel krypton- 86, atom cezu-133 również uwalnia światło o określonych częstotliwościach, kiedy osiada po wzbudzeniu.Zegar atomowy może bardzo dokładnie mierzyć tę częstotliwość, co pozwala zdefiniować sekundę jako czas potrzebny do uzyskania 9 192 631 770 oscylacji. emitowane światło.
Po całej ciężkiej pracy przy wbijaniu metra i sekundy możesz w końcu zmierzyć prędkość światła, tak jak chciałeś przez cały czas. Ale co to jest? Międzynarodowe Biuro Miar i Wag na nowo zdefiniowało w 1983 r. Miernik jako długość, którą światło pokonuje w 1 / (299 792 458) sekundy. Prędkość światła wynosi zatem dokładnie 299 792 458 metrów na sekundę, z dowolną dokładnością, z definicji. Ale to oszustwo!
Z drugiej strony, z punktu widzenia fizyki, użycie jednej jednostki do pomiaru długości i innej jednostki do pomiaru czasu ma tyle samo sensu, co użycie mil do pomiaru odległości poziomych i stóp do mierzyć odległości w pionie. Tak, przejście 100 mil na północ jest bardzo różne od przejścia 100 mil w górę, ale jeśli nalegasz na używanie innych jednostek dla długości w poziomie i pionie, chłopcze czy będziesz się dobrze bawić podczas ustawiania drabin.
Lub baw się laserami, jeśli wyrwiesz się z metafory. W rzeczywistości, jeśli zamiast używać długości fali światła z kryptonu-86 do zdefiniowania metr i częstotliwość światła cezu-133 w celu zdefiniowania sekundy, wybrałeś ten sam atom dla obu, a następnie skończysz z tym samym coś w rodzaju oszukiwania prędkości światła. Długość fali tego światła pomnożona przez jego częstotliwość to prędkość światła, więc jeśli ustalisz długość fali z definicji i ustalisz częstotliwość z definicji, to ostatecznie ustalisz prędkość światła z definicji. To bardzo niezadowalająca odpowiedź.
Sprawa nie została jednak zamknięta i nadal istnieje bardzo rozsądne pytanie, które należy zadać: Jak dokładnie możesz zmierzyć prędkości, przynajmniej teoretycznie? Jeśli zobaczysz rzecz, która się porusza, jak dokładnie możesz zmierzyć jej prędkość w kategoriach prędkości światła? Lub, jeśli chcesz, jak dokładnie możesz zmierzyć prędkość światła w kategoriach prędkości rzeczy?
Heisenberg „s Zasada nieoznaczoności w rzeczywistości nie stanowi dla Ciebie problemu. Zasada mówi, że nie możesz znać zarówno pozycji, jak i pędu cząstki: Jeśli chcesz uzyskać większą dokładność pomiaru jednej wielkości, musisz zrezygnować z dokładności w drugiej wielkości Jednakże, jeśli znasz masę spoczynkową cząstki, możesz obliczyć prędkość cząstki, znając tylko jej pęd, i możesz poznać pęd tak dokładnie, jak chcesz, pod warunkiem, że stracisz wszelką nadzieję na znalezienie miejsca, w którym jest.
Jest też coś do powiedzenia na temat długości Plancka . Jednak obecnie nie jest jasne, co, jeśli w ogóle, , fizyczne znaczenie długości Plancka. Jeśli uważasz, że długość Plancka jest najmniejszą mierzalną długością, to najmniejszą teoretycznie mierzalną prędkością jest długość Plancka podzielona przez czas życia Wszechświata. Tak więc, jeśli chcesz zmierzyć prędkość poruszającej się cząstki, nie będziesz w stanie obliczyć jej z większą dokładnością niż długość Plancka podzielona przez czas życia wszechświata. Wiem, pech. Oczywiście, jeśli wszechświat będzie trwać wiecznie, jak się obecnie uważa, wtedy nie ma ograniczeń co do Twojej dokładności.