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  • 1 # 新常新科技

    雖然宇宙中除了有各類星球之外,還有常見的各類粒子(夸克、電子、光子、中微子等)、波(如電磁波、引力波)、射線(如α、β、γ 射線)、星際塵埃等物質,但透過觀測和研究發現,所有的這些物質相對於浩瀚的宇宙而言,含量不到5% ,僅僅是滄海一慄,餘下的全是暗物質和暗能量,且宇宙在不斷地膨脹,導致星系(這裡指由數目龐大的恆星系、塵埃組成的天體系統,如銀河系、河外星系)間的距離越來越遠,當然,在各個星系內部,也有相互分離的趨勢,只是由於內部各天體之間的距離較近,引力發揮了巨大作用,才沒有導致分離,但該間距相對於我們觀察或研究的物件所需的距離而言,往往也是天文數字,這也意味著在指定的傳播區域內,宇宙近似真空狀態,光在宇宙中的傳播速度可看成是在真空中的傳播速度。

    宇宙中的可見光

    根據狹義相對論的光速不變原理可知,光在真空中的速度在各種慣性參考系中都不會改變,這好比一個運動物體不受外力時,其速度不會改變。設想在光透過的空間裡新增介質,可新增氣體(如氮氣),由於氣體的流動性,並能充滿任何空間,最終該空間會變得均勻,而光速在同一均勻介質中儘管速度比真空中小,但也不會變化,這就好比一個處於平衡狀態的物體在粗糙程度均勻的接觸面上滑行時,速度不會變化,且該光速與所選的參照物無關,也沿直線傳播,這也能解釋為什麼在著名的邁克爾遜-莫雷實驗裡,不僅證明了以太不存在,也沒有看到光的速度變化。透過觀測和研究證實,光在真空中的傳播速度是c≈3x10^8m/s。然而,光從真空進入介質中傳播時,由於介質對構成光的光子的阻礙,這就好比一個在光滑面上運動的物體運動到粗糙面後,受到了接觸面的摩擦力一樣,所以導致其在介質中的傳播速度大小會減小,方向也發生改變,即發生折射。因此,當光線(如太Sunny)射入大氣層時,可等效成太Sunny從真空中射入大氣層,這時大氣中的各種分子都對光子有一定的阻礙作用,且使光線發生一定程度的折射(見下圖),所以,研究表明,光在空氣中的速度稍小於在真空中的速度,在近似計算時,可以認為空氣中的光速也等於3x10^8m/s。當然,光在不同的介質中傳播時,由於不同的介質對光子的阻礙程度不同,這就好比不同的接觸面對同一物體的摩擦力不同,所以導致其傳播速度在不同介質中是不相同的。

    太Sunny穿透地球大氣層示意圖

    光子在大氣中的飛行圖景示意圖

  • 2 # 大偉140797056

    光是一種能量的釋放方式,而釋放能量的問題都在於有物質的原子核的核外電子被高溫或者高壓作用後處於較高層級向較低的層級的躍遷,並不是任何物質都可發生這種現象,但是凡是能夠發光的物質的物理化學特性都有共同點,所以所有光的速度都可以看作一樣。

    光在真空中和在其他介質的傳播速度不同,宇宙一般可以認為是真空,光傳播速度仍然是每秒30萬公里,但大氣層是具有實質性物質的介質,傳播速度比較真空光速略慢。

  • 3 # 陳昌海12

    提問很好,光的速度在宇宙中的常溫是可以達30萬公里秒速的,但在超絕對溫度時能否達求光速?個人認為宇宙產生於奇點就是把光也被冷凍不前的,黑洞的天體就是超絕對溫的冷凍球體,光是被黑洞的冷凍吸收不前的。

    光在大氣層受到空氣雜質的衍射當然是失去一定性的速度的。另外光在宇宙中的傳遞速度是否有保持,這方面科學監定未曾見有?

  • 4 # 自然與歷史博物館

    真空中的光速是每秒299792公里/秒,理論上沒有什麼能比光速更快。

    根據波粒二象性,光既是粒子又是一種電磁波。當然,很多學過物理的人知道,光不是具體的粒子,而是一種不連續變化的粒子的表現形式,我們可以把這種現象稱為“波”,這是光的波動性。

    一般人的眼睛可以感知的可見光的波長在400~760nm之間,但還有一些人能夠感知到波長大約在380~780nm之間的電磁波。

    因為光以波的形式傳播,就像聲音一樣,可以根據傳播的方向來減慢速度。所以在真空中速度最快。然而,如果一個區域包含任何物質,即使是灰塵,光在與粒子接觸時也會發生彎曲,從而導致速度下降。另一個角度來說,光線行進經過媒質微粒,增大了行進距離,而此時我們通常還以為光波是直線行進,就會產生光速計算上的錯誤,給我們造成光速變慢的假相。

    穿過地球大氣層時的光的速度幾乎與真空中的光的速度非常接近,而穿過水的光的速度則減慢到光速的70%左右,約22500公里/秒。

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