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光速不变吗

光速不变吗的答案是:不变

光速不变吗

光速(Lightspeed)是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是所发现的自然界物体运动的最大速度。

它与观测者相对于光源的运动速度无关,即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量还跟它运动的速度有关(前提是物体的速度要相当大,能跟光速能比较,比如说光速的1/4),物体的质量将随着速度的增大而增大,当物体的速度接近光速时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加,得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的速度合成法则。

光速不变,指的是用不同速度运动的观测者,测得的光速是一样的,而按照伽利略变换的规则,如果一个观测者追着光运动,它运动的越快,它测得的光速应该越小——而实际上,所有的观测者测得光速是同一个值,这就产生了矛盾。这是因为我们的时间度量和长度度量都是用光定义的,观测者用不同的速度运动,它的单位时间和长度度量都会跟着变化,所以光速不管对什么速度的运动者来说,都是一个恒定值——不管是用光速=距离/时间,还是用光速=波长*频率的算法,都是如此。

1、最早的高精度测量光速的方法,齿轮法。

光在特定的光路上,两次通过齿轮的间隙后被观测者看到。这种情况下,只有齿轮的转速是某一些特定的值的时候,光才可以顺利通过两个间隙,而不被挡住。而这个特定的转速,则与光速有关。这样,就把光速的测量,转化成了测量一个齿轮的转速。

2、迈克尔逊的改进实验。

把齿轮换成了一个八面的镜子。镜子不断旋转,只有在转速是特定的值的时候,光才能顺利被反射,进入观测者的眼睛。由于这里,镜子对光路的影响更大,所以测量的精确度可以更高

3、现代的光路测量往往会使用干涉法。

通过测量特定频率的激光的波长,再用速度=波长*频率,就能算出来速度。这一方法的精度极高。现在,由于米是从光速定义过来的,所以光速的值也就定死了,就是299792458m/s。

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