Bästa svaret
Ljuset går ungefär 300 000 kilometer per sekund i ett vakuum, som har ett brytningsindex på 1,0, men det saktar ner till 225 000 kilometer per sekund i vatten (brytningsindex = 1,3) och 200 000 kilometer per sekund i glas (brytningsindex 1,5). Och det långsammaste i diamantljuset har konstant hastighet, bara frekvensen och våglängden varierar Ljusets hastighet förändras inte, den måste resa mer i ett medium än i vakuum. När ljus passerar genom ett medium absorberar elektronerna i mediet energin från ljuset och blir upphetsad och släpper dem tillbaka. Denna absorption och återutsöndring av ljus ger föremål färg. Således interagerar ljus med partikeln i mediet, vilket orsakar fördröjning. Men hastigheten förblir densamma, bara den måste köra längre sträcka under den angivna tiden, så det verkar som att hastigheten varierar men inte. Det är omöjligt för något fysiskt föremål att resa med eller mer än ljusets hastighet. Den enda anledningen till att en foton kan färdas med ljushastigheter är att den är mindre. Varje objekt som har massa när däck når ljuset, ökar deras massa, kallas relativistisk massa. Så när det accelererar för att nå ljushastigheter blir det mer massivt och en oändlig energi krävs för att nå ljushastigheter. Fotoner har ingen massa så att den kan resa vid c
Senaste videon från min kanal
Svar
Denna fråga är mer subtil än vad som kan visas vid första anblicken, och det har att göra med vad du menar genom att ”mäta en hastighet.” Du kan säga att du väljer en enhet, säg meter per sekund, och sedan mäter du hur många gånger större ljushastigheten är än en meter per sekund. Verkar enkelt nog. Förutom …
Vad är en mätare? Och vad är en sekund? Du kanske drar ut din mätsticka och säger till mig att där, den där ”mätaren. När det gäller en sekund är det lätt: Alla vet vad en dag är, så dela bara upp det i 24 timmar, dela upp var och en av dem i 60 minuter, dela sedan var och en av dessa i 60 delar, och det är vad en sekund är. Och uppriktigt sagt, det är vad folk gjorde ett tag. Här är den officiella mätstickan för International Bureau of Weights and Measures , som definierade mätaren fram till 1960.
Men vad hände 1960? Var det en snedvridning i rymd-tidskontinuet som ändrade längden på en meter? Tyvärr nej. Allt som hände var att många började vilja mäta avstånd exakt, och ibland hade de inte någon kopia av International Prototype Meter med sig , eller kanske blev det böjt. Vid den tiden hade folk uppfunnit Interferometri som låter dem mäta väldigt exakta avstånd med mycket mindre kisande på små linjer på en meterstick Faktum är att allt detta hade hänt många decennier före 1960. 1960 var bara året då International Bureau of Weights and Measures äntligen blev trött på alla klagomål och beslutade att ersätta den internationella prototypmätaren med …
Krypton-standarden. I stället för att vara en uppförandekod följt av Superman, omdefinierade krypton-standarden en mätare i termer av en egenskap hos elementet krypton. Ibland blir krypton upphetsad och när den sätter sig ner igen släpper den orange-ish rött ljus. Mätaren definierades sedan som 1 650 763,73 våglängder av detta ljus. Bra, nu när du har bestämt dig för vad en mätare är kan du göra vetenskap.
Åh, men ljusets våglängd skiljer sig mellan luft och vakuum, så du måste se till att mäta kryptonet våglängder i vakuum. Åh, och det finns också fem olika stabila isotoper av krypton, och var och en av dem släpper ut ljus vid lite olika våglängder. Du suckar, tar ut din centrifug, snurrar upp lite kryptongas för att separera kryptons isotoper, ta den tyngsta, krypton-86, och mät våglängden på den. OK, nu när du vet vad en mätare är kan du mäta ljusets hastighet.
Men vänta! Vad sägs om den andra? Men klarade vi inte redan det med att definiera det som en viss bråkdel av en dag? Tyvärr visar det sig att hastigheten för jordens rotation förändras, så det är inte bra att använda den för att definiera en sekund. Rotationshastigheten saktar gradvis på grund av tidvattenkrafterna från månen, och den förändras också sporadiskt på grund av omorganisation av jordens massa, ungefär som en konståkare som rör in sina armar för att snurra snabbare förutom med jordbävningar och vulkaniska explosioner. jorden runt solen för att definiera en sekund. Men tyvärr visar det sig att, som en dag, är ett år inte så konstant som du tror.Dragkroken av Jupiter och de andra planeterna på solen räcker för att flytta den lite av kursen, vilket kan ändra längden på ett år något på ett sätt som är svårt att förutsäga. Ack, de tidsintervall som du trodde var konstant har alla förrått dig.
Men allt hopp är inte förlorat! Atomklockan kommer till undsättning. Precis som din vän krypton- 86, frigör atomcesium-133-atomen också ljus i speciella frekvenser när den sätter sig ner efter att ha blivit upphetsad. En atomklocka kan mäta denna frekvens mycket exakt, vilket gör att du kan definiera den andra som den tid det tar för att det finns 9,192,631,770 svängningar av det avgivna ljuset.
Efter allt ditt hårda arbete med att spika ner en meter och en sekund kan du äntligen mäta ljusets hastighet som du ville hela tiden. Men vad är det här? International Bureau of Weights and Measures omdefinierade mätaren 1983 till att vara den längd som ljuset rör sig på 1 / (299 792 458) sekunder. Ljusets hastighet är således exakt 299 792 458 meter per sekund, till godtycklig noggrannhet, per definition. Men det är fusk!
Å andra sidan, från ett fysikperspektiv, använder man en enhet för att mäta längd och en annan enhet för att mäta tid ungefär lika mycket vettigt som att använda miles för att mäta horisontella avstånd och fötter till mäta vertikala avstånd. Ja, att gå 100 mil norrut är väldigt annorlunda från att gå 100 miles uppåt, men om du insisterar på att använda olika enheter för horisontella och vertikala längder, pojke ska du ha en rolig tid med att ställa in stegar.
Eller spela med lasrar, om du bryter ut från metaforen. Faktum är att, istället för att använda våglängden på ljus från krypton-86 för att definiera en mätare och frekvensen av ljus från cesium-133 för att definiera en sekund, du hade valt samma atom för båda, då skulle du hamna med samma slags fusk för ljusets hastighet. Våglängden för det ljuset gånger dess frekvens är ljusets hastighet, så om du fixar våglängden per definition och fixar frekvensen per definition, så slutar du fixa ljusets hastighet per definition. Det är ett mycket otillfredsställande svar.
Fallet är dock inte stängt och det finns fortfarande en mycket rimlig fråga att fråga: Hur exakt kan du mäta hastigheter, åtminstone teoretiskt? Om du ser en sak som rör sig, hur exakt kan du mäta dess hastighet i termer av ljusets hastighet? Eller, om du vill, hur exakt kan du mäta ljusets hastighet i termer av sakens hastighet?
Heisenberg ”s Osäkerhetsprincip faktiskt utgör inte ett problem för dig. Principen säger att du inte kan känna till både en partikels position och momentum: Om du vill ha mer noggrannhet vid mätning av en kvantitet måste du ge upp noggrannhet i den andra kvantiteten Men om du känner till partikelns vilmassa, kan du beräkna partikelns hastighet med kunskap om dess momentum, och du kan känna till momentet så exakt som du vill, förutsatt att du ger upp allt hopp om att någonsin hitta var partikel är.
Det finns också något att säga om Planklängd . Det är dock för närvarande inte klart vad, om någon , fysisk betydelse som Planck-längden har. Om du tror att Planck-längden är den minsta mätbara längden, är den minsta teoretiskt mätbara hastigheten Planck-längden dividerat med universums livstid. Så, om du vill mäta hastigheten på en rörlig partikel, kommer du inte att kunna beräkna den med större noggrannhet än Planck-längden dividerat med universums livstid. Tuff tur, jag vet. Naturligtvis, om universum kommer att fortsätta för alltid, som man för närvarande tror, så finns det ingen gräns för din noggrannhet.