什么叫光速

什么叫光速

发现光以有限速度传播,是17世纪的一个伟大成就,伽利略首先认识到这个问题,并试图测量光的传播速度,但没有成功.丹麦天文学家罗默则用天文观测的结果证明了光是以有限速度传播的.他曾长期观察过木星的卫星(木卫一)食的现象,发现在一年中各个不同的时期里观察到的卫星食的周期并不相同.当木星的视大小变小(即地球距木星的距离增大)时,观测到的卫星食的周期大于平均值;当木星的视大小变大时,观测到的卫星食周期小于平均值.考虑到木卫的实际运动,极少可能有这种不均匀性,观察到的现象只能证明光速有限的假设.因为,当地球与木星的距离逐渐增大(减小)时,来自木星的任一光信号到达地球时要比前一信号多(少)走一段距离.1676年,罗默从他的观测结果中推出,光穿过地球轨道直径需要22分钟.也就是说,从地球位于距木星最近的t点观测到的木卫食的时刻推算出的半年后地球位于距木星最远的t′点应该发生的卫星食的时刻,要比实际观测到的结果早22分钟(参看图1,根据现代观测,这个值为994±2s).由于当时尚不知道地球轨道大小的准确数值,而且罗默的观测也不够精确,所以没有可能求出光速的精确值来.后人用相同的方法进行测量,根据地球轨道半径为1.497×108km,得到的光速为c=(3.010±0.06)×105km/s.

光速是指光波在介质中的传播速度。

1975年第15届国际计量大会决议采用的光速值c=299792.458±0.001千米/秒。

这是指光波在真空中的传播速度,因为介质对于光的传播速度的影响很大,在折射率不同的透明介质中,只要以真空中的光速除以该介质相对于真空的折射率即可。

例如假设玻璃相对于真空的折射率为1.4,则玻璃中的光速=299792.458±0.001千米/秒/1.4

=214137.470±0.001千米/秒。

折射率是指光从一种介质射入另一种介质时,入射角(入射光线与法线的交角)的正弦值与折射角(折射光线与法线的交角)的正弦值的比值。

另外,光的波长,就是该光的波频对于相同的两介质之间的折射率的影响也很大,但是不管是什么频率的光,它在真空中的速率是一定的,而在其他介质中的光速则可以通过测定折射率计算。

声速,指声波在介质中传播的速度。

是描述声波现象或声学研究的重要参量之一。

从声源发出的声波以一定的声速向周围传播,意味着声波的能量也以一定的速度向周围传播。

目前所知,声波能够在所有物质(除真空外)中传播。

其传播速度由传声介质的某些物理性质,主要是力学性质所决定。

例如,声速与介质的密度和弹性性质有关,因此也随介质的温度、压强等状态参量而改变。

气体中声速每秒约数百米,随温度升高而增大,0℃时空气中声速为331.4米/秒,15℃时为340米/秒,温度每升高1℃,声速约增加0.6米/秒。

通常,固体介质中声速最大,液体介质中的声速较小,气体介质中的声速最小。

另外,不均匀介质中的声速处处不等。

各向异性介质中的声速随传播方向而异。

在有些情况下声速还与声波本身的振幅、频率、振动方式(纵波声速、横波声速等)有关。

如果传播介质的尺寸不够大,则其边界对声速也有影响。

因此为了使声速的量值确切地表征传声介质的声学特征,不受其几何形状的影响,一般须规定传声介质的尺寸足够大(理论上为无限大)情况下的声波传播速度。

有时为了实用上的方便,也列出某些特殊情况下的声速,如固体细棒中的声速。

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