光在真空中的传播速度是多少(光在真空传播的现象)

 2022-09-24 08:00:03    29  

光在真空中的传播速度是多少(光在真空传播的现象)

严格意义上来说,一光年的距离并非是光走一年的距离,而是应该光在真空中走一年的距离,这是一个长度单位。之所以需要强调真空,是因为光的传播速度与介质有关。在非真空的介质中,光的传播速度要比真空中的光速更慢,例如,光在水中的传播速度大约为真空光速的75%。

那么,为什么真空光速会被用于长度单位的定义呢?

由于光的传播速度非常快,很早之前的人们会觉得光速是无限的。到了17世纪,天文学家罗默基于木卫一的星蚀现象确定,光速是有限的,只是速度非常快。后来的科学家通过各种方法测定,光的传播速度每秒可达30万公里。

光在真空中的传播速度是多少(光在真空传播的现象)

虽然光速是常数,并且相对于任何参照系都维持恒定,但由于测量仪器的误差,我们不可能完全准确地测出光速的大小。在科学家把光速测定到一定精度之后,科学家决定舍弃掉光速的小数点,把光在真空中的传播速度定义为准确的299792458米/秒。

光速被确定之后,人们舍弃了由米原器确定1米长度的标准,转而用光在真空中传播1/299792458秒所走的距离来确定1米的长度。这样的好处是1米长度不会因为米原器的误差而发生变化,而且由于光速的定义值与此前测出的结果非常接近,这样反过来用光速来定义1米的长度不会对与长度有关的参数造成什么影响。

于是,真空中的光速被完全确定下来之后,就可以用它来定义一光年的长度。这样就不会有不确定的因素,1光年严格等于9460730472580800米。但需要注意的是,计算光年时所用的一年时长为365.25天,这是儒略年。

光在真空中的传播速度是多少(光在真空传播的现象)

有了光年这样的长度单位,用于表示宇宙天体的距离就很方便,也很容易理解。不过,天文学中更常使用的长度单位是秒差距,这个单位来历已久,比光年更早出现。

另外,从某种意义上来说,对于光子本身而言,以光速运动的它们无所谓时间和空间,无论1光年,还是更远的距离,由于尺缩钟慢效应,它们都是在一瞬间抵达。不过,物理学中并不承认光速参照系。

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