光速减慢实验,光速延迟试验

中国论文网 发表于2024-02-17 15:58:09 归属于历史论文 本文已影响242 我要投稿 手机版

       

今天中国论文网小编为大家分享毕业论文、职称论文、论文查重、论文范文、硕博论文库、论文写作格式等内容.1. 光速变慢实验

根据狭义相对论的理论,光速是一个恒定的常数,对于所有的惯性观察者都是相同的。在这个理论下,光速飞行时间不会静止。如果一个物体以接近光速的速度运动,它的时间,长度和质量都会发生变化。具体来说,时间会变慢,长度会变短,质量会变大。但是,光速本身是一个恒定的常数,不会发生改变。这个理论在实验中得到了验证,可以说是经过充分检验的科学理论。因此,光速的飞行时间不会静止,只是在一定条件下会发生变化。

2. 光速变慢实验结论

光速不变原理:

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真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。 光速不变原理,在狭义相对论中,指的是无论在何种惯性系(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。这个数值是299,792,458 米/秒。≈30万KM每秒如果光速变慢,物体运动的速度包括我们所看到的图像也会变慢的,时间也是同理

3. 光速变慢时间会变慢吗

时间不会因为光速变慢而变慢,现在的时间概念是人类目前认知体系的产物,所谓标准时间也只是为了方便人类完成空间旅行、宇宙探索的逻辑定义,甚至时间是否存在都存在异议。

而光速与时间其实是两个维度的认知,或者说人类对光速与时间的定义、关系还处于假设阶段,因此没有证据支持光速变慢时间也变慢。

4. 光速 实验

光速可以达到惊人的299792458米/S,也就是说光一秒就可以绕我们地球将近八圈,那么光速传播的竟然如此快,我们又是如何测量出来的呢?

罗默利用木卫一在时间段内的“消踪”与“现踪”的方法测量光速

起初科学家们认为光速是无限的,没有具体的传播速度,直到丹麦天文学家罗默从测量实验中得出光波是以有限速度传播的。之后伽利略和他的助手分别站在两个相距1.6千米的山顶上。首先伽利略利用手电筒照向助手,当助手看到伽利略手电筒的光后开始计时并且用自己的手电筒照向伽利略,当伽利略看到助手手电筒的光时停止计时。但由于光的传播速度太快这样根本就测量不出来。

不久后罗默把太阳、地球、木星和木卫一做为一套完整的系统对光速展开了测量。如图所示A点为太阳B点为木星,而当木卫一绕木星运动到木星背后时也就是图中CD的阴影部分时,由于太阳光照射到木卫一的光线会被木星遮挡,所以这段时间从地球上是观测不到木卫一的(当木卫一运动到C点时,木卫一消失称为“消踪";木卫一运动到D点时,木卫一出现称为"现踪")。那么假如当地球运动到F点,木卫一恰好运动到C点时,木卫一从观测者的视野中消失,而由于光的传播是以一定速度进行的,所以在木卫一消失后一段时间内,地球上的观测者才能发现木卫一消失的现象。而当地球运动到G点时,木卫一刚好运动到D点,这时木卫一又出现在地球观测者的视野中。这时因为地球从F点运动到G点是在逐渐靠近木星,所以这组观察中木卫一从消失到出现所用的时间是较短的。而还有一种情况是当地球运动到L点时木卫一恰好运动到C点,当地球运动到K点时木卫一运动到D点。那么由于这种情况是地球逐渐在远离木星,所以这种情况木卫一从消失到出现所用的时间是较长的。

在罗默重复了几十次这样的观测后得出结论,光线传播速度可能等同于地球绕太阳公转轨道直径的距离,光波从木星到达地球大约需要22分钟时间,这大约等于220,000公里每秒,比我们实力光速值低了约26%。

尽管这个数值与我们光速的实际数值有一定的差距,但这也证实了光速不是无限的,也正是如此让后期的天文学家们在光速的测量上有了更多的投入,让光速的实际传播很快的与我们见面了。

迈克尔逊 八面镜测光速法

在迈克尔逊的八面镜测光速中,他做了一个正八棱柱,而在八个侧面上分别安上一面镜子,

这时如图,让一束入射光S与镜面形成一个45°的夹角,反射角也与镜面形成一个夹角为45°。这时当光线S1经过反射系统B时将光线S2反射到八面镜的其中一面镜面上,而这时S2与镜面的入射角、反射角也必须为45°才能使得这束光最终传播到观测站T去计算光速。迈克尔逊在反复实验后,调节八面镜的转动速度刚好为S1、S2与镜面的夹角为45°(设:八面镜的转速为n转/s;光线走过的距离为L1、L2,反射系统距离较短忽略不计;光速为c米/s)。最终得出△t=1/8nT ;S=L1+L2 ;推导C=16n(L1+L2)。 计算出光速为:3×10∧8/s 与我们现在被认同的光速已经很接近了。

K.M埃文森等人利用激光测量光速

1972年,美国的K.M.埃文森等人直接测量激光频率ν和真空中的波长λ,按公式c=νλ算得c=(299792458±1.2)米/秒。并且在1975年的第15届国际计量大会上宣布把c=(299792458±1.2)米/秒的光速值作为国际推荐值使用。

同时在爱因斯坦的《广义相对论》中揭示了光速可能是我们宇宙中传播最快的速度。因为一个物体随着运动速度的增加它的质量也会增加。当这个物体运动达到光速时它的质量就会变的无穷大,可理论上来讲一个物体自身的运动速度不可能达到光速,同时在外力的运用下也不能使一个物体的质量达到无穷大,那么这样看来是没有一个物体的的运动速度是可以达到甚至超过光速的。

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5. 光速变慢实验视频

首先需要明确一点,相对论所说的速度越快时间越慢是运动参照系相对于静止参照系而言的,但运动参照系中的观察者根本不会觉得自己的时间会过得更慢。至于为什么不同参照系之间的时间流逝速率存在差异,其根本原因在于光速不变原理。根据这一原理,光的传播速度相对于任何参照系都是相等的。通过一个思想实验,可以推导出钟慢效应或者说时间膨胀效应。

假设有一辆车子以速度v在地面上匀速运动,车内底部有一个光源竖直向上照射。

那么,车内的观察者会测量出光从底部传播到顶部的时间为:

ΔT=d/c

从而可得:

d=c·ΔT

另一方面,静止在地面上的观察者则会观测到光以光速沿着斜线从车内底部传播到顶部。

其运动时间为:

Δt=d'/c

从而可得:

d'=c·Δt

在此期间,车相对于地面的运动距离s为:

s=v·Δt

根据勾股定理可以得到d'、d和s存在如下的关系式:

d^2+s^2=d'^2

从而可得:

(c·ΔT)^2+(v·Δt)^2=(c·Δt)^2

化简可得下式:

根据上式可知,由于v<c,所以1-(v/c)^2<1,故ΔT<Δt,这意味着对于地面观察者来说,车内的时间会过得更慢,并且随着车子的速度趋于光速,车内的时间将会趋于停止。但这只是从地面观察者的角度看来,而对于车内的观察者,无论车子的速度有多么接近光速,时间都不会有任何变化,他们仍然会照常生活,因为车子相对于他们而言是静止的。

6. 光速改变

光速不变是经过无数次实验得出的结论,是相对论的假设,而且是最底层的假设,相对论是以它为基础之一建立起来的,也就是说不能够去问为什么光速会不变,因为它就是事实。只能说实验检验光速是不变的。这就像建楼一样,地基是楼房最底层的基础,你不能去质疑地基为什么会牢固,因为事实检验地基足够牢固人们才会以它为基础建楼。

如果检验到光速会改变,或有超光速东西,也是很正常的。这样人们就会重新审视相对论。每个理论都有其局限性,比如像牛顿那样经典的理论都会有其局限性一样。

相信每个人都会对光速不变感到迷惑,即使最杰出的科学家也一样。但以光速不变为基础之一建立起来的相对论是一个完备的理论,相对论本身没任何问题,局限性是任何科学定律都有的。不过现在还没有实验检验出它的局限在哪。相信以后一定会有。

你不能理解光速不变的原因在于你没有正确理解科学理论的结构,如果你认研究过所有科学理论的结构,那么你即使对光速不变有所迷惑也不会去认为相对论是错的。比如虽然牛顿理论的惯性定律虽然让你看起来很好理解,但现在看来它也是有局限性的,也就是说惯性定律也是一个假设。

问光速为什么不变就像古代人问为什么地球是在空中运动的大球一样,如果你穿越到古代,告诉那时的人说人们居住的地面是个在空中做高速运动的大球,古代的人一定会像你理解光速不变那样迷惑不解,但如果你让他在太空中看地球,那么他就会相信,但接下来你就会问,为什么居住的地面是在吊在空中的大球,人不会掉下来吗?。一样的道理,如果你实验过多次光速实验,你也会相信光速是不变的,但你一样会问,为什么会光速不变?这样的问题是可以无限的问下去的。

7. 光的速度减慢

会,因为光照太强会使叶片灼伤,因而停止光合作用。

光合作用是一个光生物化学反应,所以光合速率随着光照强度的增加而加快。在一定范围内几乎是呈正相关。但超过一定范围之后,光合速率的增加转慢;当达到某一光照强度时,光合速率就不再增加,这种现象称为光饱和现象(light saturation)。各种作物的光饱和点(light saturation point)不同,与叶片厚薄、单位叶面积叶绿素含量多少有关。

当气温过高时,植物的气孔会关闭,这时就无法利用外界空气中的二氧化碳,但植物的呼吸作用在继续进行,产生的二氧化碳就会被光合作用消耗,所以光合作用只是比较弱。

8. 光速变慢实验原理

为什么引力会使时间变慢?广义相对论的等效原理说的很清楚,引力场局域等效于物体运动的加速度。而在狭义相对论中,物体高速运动会产生“钟慢尺缩”效应,钟慢就是时间变慢,不过这个效应是个惯性系中的观察者效应,只有通过变速进入不同的参考系(时空),即物体存在加速度,时间才会真正地变慢。既然引力场等效于运动加速度,因此引力场同样会使时间真正变慢。

爱因斯坦经常用在没有任何引力的太空中的一个升降机来解释等效原理。给升降机向一个方向施加一个力,使得升降机获得一个大小与地球表面重力加速度g相同的加速度,升降机里的人分不清是处在地球的重力场中,还是处于一个加速运动的系统中。另一种情形,在地球重力场附近作自由落体,自由落体者“失重”了,他感觉不到引力,他感觉自己只是在作加速运动。

由上述情形可知引力和加速度是等价的,因此狭义相对论中物体在惯性系的高速运动通过加减速使时间流逝速度发生了变化(比如说“双生子佯谬”,哥哥乘坐近光速飞船因为存在加减速,当回到地球时,看到弟弟已白发苍苍,哥哥的时间膨胀了。),就相当于广义相对论中描述着的一个强大引力场同样使时间膨胀(比如说黑洞,进入黑洞视界的物体,在平直时空的观察者看来,它的时间停滞了,物体永远停留在视界,当然在这个物体看来,自己的时间并没有停滞,正在以极高的速度向黑洞中心坠落。)。非惯性系可以看作是惯性系加引力场,反过来,引力场也可看作惯性系加上加速度。

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