光的速度那麼快,它的能量來自於哪裡?

2021-01-15 騰訊網

光沿著測地線運動不需要消耗能量,在引力場中,光通過紅移和藍移來釋放和轉化能量,但光速不變。

首先,需要明白什麼是能量

能量這個詞最初是從牛頓力學中研究做功的時候定義出來的。功就是一個物體在力的作用下發生了一段位移,是這個力與位移的叉積叫做功。能量是在功的基礎之上,對物體潛在的做功能力的一種評價。

我們說光是有能量的,也就是說,光有能力讓物質在其力的作用下產生位移,其實驗證據就是光電效應實驗。光照射在鋅版上,能夠加速電子的運動,速度快到電子可以脫離鋅原子的電場束縛跑出來。

光的能量大小用hν來計算,其中h是普朗克常數,ν是光的頻率。頻率是一個離散量,所以說光是具有量子特性,其能量是一份一份的。

其次,物質具有保持其原有運動狀態的能力

物質運動,如果沒有外部力的影響,不會改變自身的運動狀態,將保持靜止或者是勻速直線運動,這就是著名的慣性定律。

從相對的時空觀來看,光走過的路線是最短路線(測地線),光沿著這個路徑運動是不需要消耗能量的。這一點,對於其它天體也是如此,同樣地球沿著自己的軌道圍繞太陽公轉,也是走的測地線,同樣不需要消耗能量。

第三,光通過頻率降低(波長變長)來保持自己的運動狀態

光在運動過程中同樣會受到引力的作用,克服引力運動就需要做功,其能量來源是來自自身頻率降低,也就是波長變長。這就是我們在觀察恆星光譜的時候普遍存在的引力紅移現象。

同樣,太陽發出來的光線到達地球也會發生引力紅移,從地球發出的光射向太空同樣會發生引力紅移,引力紅移的大小與引力大小有關。

我們可以說光速不變,但是光通過釋放了hΔν的能量克服了引力做功。在黑洞視界面之內,由於引力足夠大,所以到達黑洞視界面的光的頻率趨近於零,所以光就消失了,或者說是跑不出來了。

結束語

親愛的小夥伴們,不知道大家看完上面的回答「是不是對光跑那麼快,其能量來自哪裡?」這個問題已經明確了呢?運動狀態和能量消耗之間沒有必然的關係,如果我們能夠很深刻地理解慣性定律,那麼這個問題其實也就迎刃而解了,因為物質保持其原來的運動狀態就是其基本屬性。

小夥伴們您對於這個問題還有什麼其它看法嗎?歡迎在下面的評論區留言參與,很期待看到您獨樹一幟的見解。

相關焦點

  • 光子的速度那麼快,是從哪裡獲得的能量?
    宇宙中目前已知的最快速度就是光速,雖然宇宙的膨脹速度比起光速更快,但是卻無法測量,而且宇宙是不是真的來自於一個奇點的爆炸,還依然有待商榷,宇宙的邊界是否存在更是一個未知數,所以已經確定的最快速度就是光速。
  • 光的傳播速度那麼快,它的動力源是什麼?
    光的傳播速度那麼快,它的動力源是什麼?既然問到了這個問題,前提得需要知道光是什麼?光是一種電磁波,這是從波動性來看它的,如果從粒子性來看它的話,光是由光子組成的。但是無論從哪個角度看,光的傳播速度都只能是光速,且無需加速過程,出生就是光速。如果問,為什麼可以這麼去保證它,沒辦法,這是理論要求的。
  • 光的速度能達到了每秒30萬公裡,那它的動力到底來自於哪裡?
    在宇宙當中相信沒有任何一種東西比光還要快了,根據愛因斯坦的相對論,在世界上有靜止的東西,也有不斷運動的東西,而有一些物體運動的速度只能無限的接近光速,但是遠遠沒有辦法到達光速,這就是因為當物體運動的速度接近光速的時候,它的質量也在不斷變大,而這個時候想要推動物體不斷的運動也是需要不斷的能量,所以說在宇宙當中沒有任何的物體
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    宇宙中,我們一直都用光年來代表星球與星球或星系與星系之間的距離,是的,光年是一個距離單位,儘管可能第一次看到這個名詞的人都會認為這是一個時間單位,但它確確實實是一個距離單位。一光年等於光在真空中走過一年的距離,而光速是指光在真空中的傳播速度,約為30萬千米每秒。
  • 光有質量和能量麼?為什麼那麼快?
    雖然光沒有質量是正確的,但這一事實並不意味著光是純能量。光由稱為光子的基本量子對象組成,我們將其與其他基本量子對象(例如電子和中微子)一起列出。該列表上的每個對象都包含幾個不同的屬性,這些屬性確定對象的行為。質量和動能只是基本量子物體可以承載的幾個特性中的兩個。說光是「純能量」將意味著光僅攜帶能量的性質,而沒有其他性質,這是不正確的。
  • 它釋放的能量來自哪裡?
    我們都知道,地震是地球板塊運動的結果,但刨根揭底問:地震的能量來自哪裡?除了地球,其他天體也會地震在太陽系中,地球並不是唯一一個有地質活動的星球,會自發地產生震動。其他的行星如金星也有地震,月球也有,甚至像太陽這樣的恆星也有地震!
  • 世上沒有永動機,為什麼地球能一直轉下去,它的能量來自哪裡?
    如果通俗一點的解釋,地球自轉的能量來自於星雲坍縮的引力勢能,如果要追根究底,這個動力來自宇宙誕生的那一刻,未來地球也不會永遠都轉下,它在逐漸消耗自己的角動量,未來可能會越來越慢!這絕對是一個好問題,牛頓認為上帝推了它一把,當然這個解釋不能令人信服,但我們知道,在坍縮過程中只有絕對理想的條件下才會直直落入質心,而現實往往不怎麼理想,要不然怎麼會發現那麼多吸積盤呢?這表示當年誕生太陽系的星雲也發生了和這些吸積盤一樣的故事。
  • 電的速度快還是光的速度快?
    這您可就是杞人憂天了,因為「電的速度」是非常非常快的,基本上接近目前發現的「最能跑」的物質——光在真空中傳播的速度大約是30萬公裡/秒。這個口令的傳播速度是聲速。如果這支隊伍長度超過三百四十米(假設指揮員的聲音能傳這麼遠),那麼隊伍最後的人開始走動的時間,要比隊伍最前面的人早一秒鐘。而隊伍行進的速度則是成員的走動速度。在電路中,當你閉合開關的時候,相當於在隊伍最後喊了一聲「齊步——走」的口令。此時這個口令的傳播速度是光速。
  • 光的速度高達30萬公裡/秒,誰驅動著它,為什麼不減速?
    光既然可以每秒30萬公裡,那它的動力是什麼呢?首先,這個速度叫做光在真空中的速度,其次30萬這個數字是一個近似值,即使不在真空它的速度也很快,快到夜晚開關一按你能瞬間感覺到屋子裡充滿著光明,而相對於太陽,它給予地球的光明需要8分多鐘才能到達。
  • 宇宙中最快的速度莫過於光速,那麼它的速度是恆定不變的嗎
    當波包傳播於空間時,包絡是群速度。圖:Oleg Alexandrov相速度對於確定光波如何穿過材料或從一個材料到另一個材料是很重要的。它通常用折射率表示。材料的折射率定義為材料中c與相速度vp的比率:較大的折射率對應著較低的速度。材料的折射率可能取決於光的頻率、強度、偏振或傳播方向;然而,在許多情況下,它可以被用於與材料有關的常數。
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    光速每秒是多少公裡,它的動力來源於哪裡?科學家給出了猜想引言:我們現在知道宇宙中最快的速度就是光速,光速人類經過很多年的測試來判斷出來的,而且光速也是非常快的,根據科學家的計算,我們能夠得出光速大約是每秒30萬公裡的速度,這個速度對於人類來說已經是天文速度了,畢竟我們人類的速度連光速的十分之一都沒有辦法達到,那麼有很多人提出一個問題,就是光速的動力是來源於哪裡?
  • 光的速度達到了每秒30萬公裡,那它的動力來自何處?
    大家都知道像光子這種沒有靜止質量的東西,它一出生就只能以光速運動,而且還不需要用外力來維持。光和光速光本質上就是電磁波,具有波粒二象性,既可以看作粒子,又可以看作波。狹義上的光是指可見光,僅佔電磁波譜上很小的一段,而廣義上的光包括紅外光、紫外光、可見光、X光等。
  • 原來光也有節日!那麼電的速度到底有多快?
    原來光也有節日!那麼電的速度到底有多快?那麼,如果按照電的傳播速度,繞一圈都不用一秒!這麼一說,是不是就豁然開朗啦?電的速度那麼快,為啥自由電子卻比蝸牛還慢呢?
  • 光每秒速度達到了30萬公裡,那它的動力是什麼?
    那麼,在物理學當中,有一個東西是絕對的,那就是光在真空中的速度近似等於30萬公裡/秒。那光為什麼會這樣擁有這樣的速度?它的動力到底是什麼呢?在推導質能方程的過程中,愛因斯坦論述了信息、物質、能量的極限速度是無法超越光速。如果要達到光速,那麼靜止質量只有等於0時。
  • 宇宙中最快的速度光速,它自身動力從何而來?為什麼能一直運行?
    光速每秒30萬公裡,身為宇宙中最快的速度,它的動力來自哪裡?在宇宙中最快的速度莫過於是光速了,沒有任何事物能夠超過它,通過相對論我們能夠了解到,宇宙中的事物只能接近它,不能超過它,因為接近光速的一瞬間,物質就會不斷開始擴大,慢慢就開始爆炸,所以這個時候想要再接近光速的時候,簡直是太難了,這也是在宇宙中沒有超光速物質的原因,讓很多人比較鬱悶,難道在宇宙當中真的沒有超過它的物質嗎?
  • 「暴脹理論」有那麼一段時間,宇宙膨脹的速度是比光速要快
    而如果往相反的方向看,也會看到同樣古老的光子從同樣遙遠的地方進入我們的眼中,如果這些光子來自宇宙的兩端,它們怎麼能擁有相同的能量呢?它們是怎樣找到機會互相混合併且交換能量的,要想相互混合併有同樣的溫度,這些光子交流的速度就應該比光速還要快,以上所有的問題都把我們引向一個答案,這個答案的名字叫做「暴脹」。
  • 它的能量來自於哪裡?
    地球是一顆行星,它圍繞太陽進行公轉的時候,也在進行著自轉,赤道上的自轉線速度達到了每秒465米,這樣的速度在很多人看來已經超過了音速,可是我們生活在地球上,由於有重力的因素並不會感覺到地球在轉動。它的能量來自於哪裡?相信很多人都想知道這個問題的答案。而站在物理學的角度,世界上是不存在永動機的,曾經有一段時間,研究探索永動機是非常熱門的一個話題,不少的人們都試圖研究出永動機而聞名世界。可是經過一次次的失敗,很多人意識到,永動機是不可能存在的,到了現在已經很少有人再去研究這個永動機,因為現在一個初中生都知道永動機違反了能量守恆定律,它是不可能存在的東西。
  • 如果永動機不存在,地球一直自轉的能量,究竟來自於哪裡?
    如果永動機不存在,地球一直自轉的能量,究竟來自於哪裡?回溯人類的歷史,誕生無數偉大的發明家,他們為世人留下寶貴的財富。例如萊特兄弟發明的飛機、愛迪生發明的電燈等等,都為現代社會造福。說起永動機,這是人類臆想中的產物,它無需靠外力的介入,就可以永久的轉動,只需一個初始的能量,就能持續做功。從物理學來說,能量守恆定律和熱力學定律都有限制,永動機是根本不存在的。很多人心中都感到困惑,既然永動機根本不存在。為什麼地球會一直自轉?它的能量究竟來源於哪裡呢?這個問題其實扯得較遠。如果永動機不存在,地球一直自轉的能量,究竟來自於哪裡?
  • 光的傳播為什麼那麼快?動力是什麼?
    我們都知道光速是能量和信息傳遞的速度上限,一般來說,宇宙中不存在比光速還快的事物(宇宙膨脹什麼的不算,因為二者不是一碼事),疑問就來了,為什麼光的速度這麼快呢?它的初始動力是什麼?關於這個問題,實際上光的傳播並不需要動力,也就是說光子在誕生的那一刻,就註定了速度為光速
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