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如此快的光速,其实测量它一点也不难

来源:搜狐 时间:2019-07-24 06:33:36 | 特鲁姆普大满贯 3594

在浩瀚无垠的宇宙中,速度最快的就是光速了。光子之所以具有光速,是因为它静止的时候其质量为零。对于其它的物体而言,当它们越接近于光速时,其质量将会无限随之变大,故而,自然界中是没有任何物体的速度能够超过光速的。

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在很多人的眼中,光速的大小约为3×10^6公里/S,而不知大家有没有发现,如果按照牛顿经典物理学中的理论来看,如果我们在高铁上打开手电筒,那么此时光速就应该等于高铁列车的速度加上光的速度了。

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可事实却是,无论我们是否在高铁上还是静止的打开的手电筒, 手电筒发出光的速度就是一个恒定不变的值。这显然,用牛顿经典物理学理论来解释此现象是说不通的。所以,如此说用地球作为参考系,还不如统一用光速作为参考系更为准确了。

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好了,多的话也不说了,大自然中的光速是如何测量出来的呢

伟大的科学家都是用最简单的仪器去测量看似不可能完成的东西,在很早以前,人们认为光速是无强大的,直到地球上出现伽利略后,它第一次提出了测量光速的方法。即在相距很长的两个山峰之间,其中甲在A山峰上点燃一个蜡烛灯笼。

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当在B山峰上的乙看到甲的灯笼被点亮后,然后点燃自己手上的灯笼。此时,当A山峰上的甲看到B山峰上的乙灯笼被点燃后,然后熄灭自己手中的灯笼。在这一个过程中,记录A从点燃灯笼到熄灭灯笼的时间为T。

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两座山峰之间的距离为L,则光速C=2L/T。虽然伽利略的这个实验所得出的光速误差很大,但他却启示了后来无数的科学家用此方法来测量光速。在这当中,测量光速与实验方法最靠谱的要数美国科学家迈克尔逊了。

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迈克尔逊用正八面透镜的方法测量出来的光速,直接将光速的等级推到了299796KM/S,其误差值在正负4KM/S,在当时来说,这个数值已经很精确了。它的实验具体步骤如下。

首先,将一个正八面透镜固定在一个转轴上,然后在离透镜很远的一个山峰上放入一个凹面反光镜,在反光镜不远处放上一个平面镜。当一束光垂直的照射在八面透镜上的一面时,记作八面镜的A面。

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然后通过透镜的反射作用,将这束光被反射到了对面山峰上的凹面镜子上,这时凹面镜子也开始反射这束光,将它反射到了平面镜上,这时,平面镜继续以一个反射角继续将此束光反射到了凹面镜的下面,再由凹面镜将此束光反射给正八面镜的另一个平面上,记作C面。

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最后在C面的下方放入一个望远镜,那么这束光最终就会沿着这个路径呈现在望远镜中。虽然这个方法很奇妙,但是如何测量光在它们之间穿行的时间呢?这时,迈克尔逊就只能把八面镜动起来,如果八面镜始终保持一个速度做匀速转动的同时,在望远镜中始终由光出现,那么就可以测算出光速了。

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因为八面透镜与凹面镜的距离是已知的,当光照在八面镜上的A面时,此时转动八面镜,如果A与C之间的B面经过一段时间t后,它恰好转在了C面原来的位置的话,那么光在它们之间穿行的时间就是t了,则光速C=2L/(T/8)。

其中L为透镜到凹面镜的距离,T为八面镜做匀速转动的周期。所以说,尽管光速如此的快,但测量它的方法其实一点也不难。正所谓,世上无难事,只怕有心人嘛。

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