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光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)

福瑞号2023-01-08 01:58:13创业分享113
光速是一个基本的物理常量,是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度,在爱因斯坦的相对论中,光速是目前宇宙中发现的最快速度,而地球到太阳的距离长达1.5亿公里,光仅用8分钟就走完,绕地球一周的话,光只需一秒就可以完成绕地球7周……
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图1
光速每秒299792458米,在一般的情况下,为了方便计算或者是便于记忆都会取整数,这样大约一点点刚好可以取30万公里每秒,那么为什么光速不取整呢?
实际上,光速的测量是一个漫长的过程。
首先经历了伽利略过程,他的实验原理很简单,站在两座山头,拿着一盏灯,先用木板挡住它,然后移走木板,露出灯光,通过计算移走木板和自己看到灯光的时差,用距离除以时间,就是光速了,但由于距离太小,时间无法精准计算,最终以失败告终;
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图2
其次就是罗默的测量过程,他通过伽利略发现的木星几颗卫星,即伽利略卫星,利用了掩星法进行测量,得出光速在22万公里每秒以上,确定了量级,但还是不准确;
然后就是索菲的测量过程,他通过齿轮法计算,得出光速是每秒31.5万千米,而这个数字离目前的精确值还有一定的差距;
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图3
后来到了1862年,傅科创造了一种测定光速的方法,用一个高速转动镜来测量微小的时间间隔,但测量的原理还是利用速度等于距离除以时间;
再之后,迈克尔逊设计了旋转镜和干涉仪,用以测定微小的长度、折射率和光波波长来测得光速,在1879年,得到的光速为299910±5千米/秒,1882年,得到的光速为299853±6千米/秒,而这个结果也被公认为国际标准,沿用了40年;
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图4
最后科学家通过利用激光测量光速,它的测量原理是出自于光的波动说,光速等于波长乘以频率,即c=λν,通过测量出波长和频率来计算光速c,目前这种方法测出的光速是最精确的。
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图5
在1975年,第15届国际计量大会决议把真空中的光速值定为c=299 792 458米/秒,一般取c=3×10^8米/秒。
光速为什么不能取整?
首先光速在某些计算情况下是可以取整的,不过取整是光速的近似值,这也是为了方便计算。
至于为什么光速是299792458而不是300000000,这个问题牵扯到了我们人类最初如何定义一米和一秒的长度,最开始人类定义一米和一秒完全是根据实际需求而人为定义的,与光速是没有任何关系的。
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图6
由于米和秒的长度是我们祖先人为定义的,而且是在光速出现之前定义的,所以光速就使用了1/299792458秒而非1/300000000秒来定义单位“米”,主要是为了维持开始的定义方案,并且尽可能地降低单位定义变动对社会所带来的影响,因为对长度的不同定义,会造成光速具体数值的变化,但不管我们如何定义米和秒,光速都是恒定的,你可以定义光速为任意数值,但导致的是一米的长度变短了或者是一秒的长度变长了。
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图7
光速相对于任何参考系而言都是恒定不变的——光速不变原理
在狭义相对论中,指的是无论在哪种惯性参照系中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变,可以理解为,无论在哪种惯性系中观察,光都是一个常数,数值固定为299792458米/秒。
光速每秒多少(为什么光速是299792458米每秒)-图8
总而言之,米和秒还都是人类自己定义出来的标准,而光速是靠米和秒这些定义以及标准来测量和表述的,如果光速重新修订的话,那么整个世界的标准也将重新制定。

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