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光速不变原理

发布人:admin | 来自:思而学教育网 |  发布时间:2020-12-02 22:32:35  |  点击次数:884

光速不变原理:既然光速恒定,为何在不同介质中,速度存在差异?

我们知道爱因斯坦相对论的一个重要理论基础,那就是“光速不变原理”,所谓光速不变原理,也就是说对于宇宙当中的任何一个参考系,光速都是恒定不变的299792458米每秒。而光速不变原理是一条“公理”,不能证实而只能被证伪。可是如果光速真的是恒定不变的,那么为何光在穿过一些不同的介质的时候,速度会发生变化,因而方向也会产生偏折呢?

这就要说到光在不同介质当中传播的方式了。我们知道光在真空当中传播,没有任何的介质,速度非常的快,但是光在许多的介质,比如液体,玻璃,气体当中,速度可能就会“变慢”——实际上并不是光在这些介质当中的速度变慢了,是光在这些介质中传播的方式,和光在真空中传播的方式,并不是同样的一种方式,所以才会导致光速在不同介质中会变慢。

光在介质中传播,需要经历一个“吸收-释放-吸收-释放”的循环过程,直至穿越整个介质。所谓吸收和释放,就是光在传播经过这些介质的组成的基本粒子时,与这些基本粒子发生相互作用,被吸引的过程。我们不妨用一个现实生活中的例子来作比喻:轿车和公交车,行驶过同样的路程,忽略公交车加速减速时的速度变化,轿车是从起点到终点的直达,而公交车则需要在每个车站停留一段时间,最终导致公交车耗时比轿车久,也就是说公交车走得慢。

光在不同的介质中传播的过程,也就可以看做是公交车在车站需要停顿的过程。我们知道光子是一种非常活跃的粒子,很容易和其他的基本粒子发生相互作用。比如太阳内部热核聚变反应生成的光子,要在太阳内部经过几百万年的传输,才能够抵达太阳表面,然后再用8分30秒传输到地球上。而在一种“玻色-爱因斯坦凝聚态”的物质当中,光速的传播速度几乎能够达到“静止”,就是因为这种物质,把光吸收之后,就不再把它释放出来了,所以才相当于光速“静止”。

宇宙当中还有许多奇妙的物理现象,有些是人类科学能够解释的,而更多的则是人类科学无法解释的。不过随着人类科技水平的不断发展和进步,人类终有一天,能够更加深入地了解宇宙当中事物的基本规律,了解这个宇宙的本质。

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