光速每秒30萬千米,不相信也沒關係,可以用家裡的微波爐測一下

2020-12-03 科學信仰

光速為每秒30萬千米,準確的來說應該是299792458m/s,且相對於任何參考系而言都是恆定不變的。

光速代表了宇宙間最快的速度,任何有質量的物體都無法達到光速,根據質能方程可知,當一個擁有靜止質量的物體在進行加速的過程中,會產生慣性質量,而速度越快,慣性質量也就越大,而慣性質量又等效於引力質量。

隨著物體速度和質量的增加,繼續加速就要消耗更多的能源,理論上要將一個具有靜止質量的物體加速到光速,那麼它的質量就會趨近於無窮大,而繼續加速所需要的能量也是無窮大的,我們不可能獲得無窮大的能量,所以也不可能將一個擁有靜止質量的物體加速到光速。而對於沒有靜止質量的物質而言,它們則會以光速移動。

為了弄清楚光的速度有多快,人類經歷了不盡的努力,也承受了諸多的失敗,直牛頓的時代,一個像樣的光速數據才正式出爐,不過牛頓所測量出的光速其實是非常粗略的,準確度只達到了真實光速的70%左右。

直到1972年,埃爾森通過測量甲烷雷射的波長和頻率,才得出了一個極為精確的光速數據,那就是299792.4km/s到299792.6km/s之間,在得知了準確的光速數據之後,人類對一些標準進行了重新定義。當我們對於光速恆定不變的緣由一知半解的時候,很容易對此產生質疑,但你可能不知道,如果光速會變化也就意味著我們身邊的所有事物的長度都會發生變化,因為現在所使用的長度單位其實就是以光速來定義的。

1983年,國際計量大會對「米」這個長度單位進行了重新定義,規定每秒鐘光傳播距離的1/299792458為一米,從此,人類有了一個最為精確的「米」的概念。

如果你還是對光速有所懷疑,那麼不妨自己動手來測一測。歷史上,人類為了得到準確的光速數據,的確是花費了很多的努力,但在今天,我們要想測量光速,那麼只需要一臺微波爐和一塊可融化的小食品就可以了。當然,在家裡測量得出的光速肯定無法做到高度精確,但是這個數據也絕對要超越牛頓時代所測得的。那麼到底怎麼做呢?首先,我們得先明白光是什麼,光具有波粒二象性,它實際上是屬於電磁波的一種,也就是說電磁波的傳播速度就是光傳播的速度。

光是一種電磁波,同樣的,微波爐所發射的微波同樣也是一種電磁波。

既然微波和光本質上都是電磁波,那麼我們只需要測量微波的速度就可以對光速進行驗證。在進行測量之前,我們只需要準備兩樣東西,一臺微波爐以及一塊可融化的食品,比如黃油。注意,微波爐要那種不會轉的,如果你家的微波爐是轉盤式的,那麼沒關係,把轉盤拿掉就可以了。

首先,將黃油放在微波爐的中間,然後開始加熱,注意,加熱的時間一定要短。微波爐能夠加熱食物的原理簡言之就是利用微波使食物內部的微粒發生震蕩,從而實現升溫,所以食物是從內部的幾個點開始升溫的,如果加熱時間太長,整塊黃油都融化了,就什麼都看不出來了。

讓微波爐幾秒幾秒進行加熱,然後注意觀察,你會發現現在黃油上有幾個點開始升溫融化。

微波是一種橫波,它會呈波浪狀從上而下穿過食物,再由下而上穿上來,然後再穿下去,這樣就是一個完整的周期,所以計算黃油上兩個融化點中心的距離就是半個波長,知道了波長以後,我們再來看看微波爐的頻率,這個微波爐的標籤上都是有標的。

接下來,翻開物理書,找到那個簡單的公式,波速=波長X頻率,用我們在黃油上所測得的波長,再乘以微波爐上標示的頻率,這樣就得出了微波的速度,也就是得出了光速。當然了,由於我們測量黃油上兩個融化的點很難做到非常精確,所以得出的數據一定是有誤差的,但是也與299792458這個數字非常接近了。

相關焦點

  • 光速:為什麼是偏30萬千米每秒?為什麼是速度的極限,不可超越?
    三十萬千米每秒,這個數字也並無特別之處,為什麼偏偏就是以它為極限了呢?在我們無法推翻這個結論的時候,愛因斯坦又用自己的相對論證明了諸多時空理論,因而我們現代物理學便接受了。其次,速度無限接近光速的時候,其質量也會無限增大,質量的無窮大本身就是無法達到的,再根據愛因斯坦的質能方程,質量無窮大並且以光速運動,那麼其能量也會變得無窮大。無窮大的能量這一條件又該如何滿足呢?光子不存在靜止質量,因此只有光子才能達到光速。
  • 如何肉眼測光速?
    也就是光速——299792458米每秒。 此時就可以根據齒輪的轉速求得光往返8公裡距離所花的時間,進而算出光的速度。 菲索先後重複了28次實驗,最終測得光速約為每秒3億1500萬米,與實際光速僅差5%。
  • 為什麼光速是30萬千米/秒,如何定義光速?
    眾所周知,光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。一般來講,光速是30萬公裡/秒,按照定義值,光速是299792458m/s,光速的計算值為(299792500±100)米/秒。30萬公裡/秒這個數值並非測量值,而是定義值。要懂得兩者的區別!自從137億年前的那一聲巨響,宇宙由一個緻密熾熱的奇點爆炸而成。自宇宙形成以來,光速就在那裡,不快不慢。
  • 為何光速恆定為30萬千米每秒?
    光速為定值,如果哪天測出了其他數值,代表著什麼呢?這道題的本質不是光速為何是30萬公裡每秒,而是光速不變原理,如果測出其他值,那就是代表光速不變原理錯了,最直接影響的就是相對論。光速為何是某個定值(30萬,只是我們人類自己規定的,但本質上光仍然有個恆定的速度),這個我們無法解釋,這是宇宙的法則吧。要知道光速不變原理,規定了光速在任意慣性系中保持相同的數值,其實更準確的來說,應該叫做光速不疊加原理。很好理解,如果我在一列高鐵上,沿著運動的方向,射出一束雷射,那麼請問在地面的觀察者,測出的光速是多少呢?
  • 每秒30萬千米的光速,可以被蟲洞超過,難道愛因斯坦錯了?
    地球赤道周長4萬公裡,真空光速為每秒三十萬公裡,因此光子每秒能繞地球七圈半。 由此可以看出,光速之於宇宙,好似螞蟻之於地球,如果再考慮到地球恆定,而宇宙膨脹的話,光速連螞蟻都不如……
  • 用巧克力測算光速(好吃又好玩兒)
    這就像如果我們用手快速地輕輕點擊水面,我們就能看到比較密的波紋向周圍散開,如果我們用力擊打水面,我們就能看到比較大的,波長比較長的波紋向周圍散開。波長太短或太長的光由於我們家裡條件有限,不容易測量,但是有些光波的波長我們還是能夠測量的。
  • 是誰把光速限定在每秒30萬公裡這個框框內的,今後還有變化嗎?
    網絡上常常出現一些這樣的問題,為什麼光速是一個整數呢?是什麼人把光速限定在這樣一個範圍呢?諸如此類的問題時空通訊過去多有闡述,但還有不少人有這些疑惑。最近就有位網友提出:光速為何被限定為30萬公裡每秒?好像光速是人為確定下來的,要它多快就是多快似的。
  • 真空光速每秒299792.458千米,科學家為此努力了三個多世紀
    我們現在知道,光的速度大約在每秒30萬公裡,這是一個相當驚人的數值,要知道我們腳下那碩大的地球,其直徑不過一萬兩千多公裡,也就是光可以在一秒內橫穿25個地球。那麼如此驚人的速度,人類又是憑藉怎樣的聰明才智去測量出來的呢?
  • 光速正好是30萬公裡每秒,是巧合還是設計出來的?
    在現代物理學上,目前定義的光的速度是299792458米/每秒,每秒30萬公裡是一個便於我們使用的近似值
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。
  • 為何光速是30萬公裡每秒?是什麼限制了光速?
    大家都知道,光線是現在宇宙所有物質中,在真空中傳播速度最快的(排除量子糾纏和宇宙膨脹現象,因為它們都不能傳遞信息),這個速度值為299792458米每秒,為了便於記憶和計算的方便,人們通常將光速近似看作30萬公裡每秒。那麼,有朋友不禁要問了,為什麼光速不是每秒35萬公裡、40萬公裡,只能是30萬公裡每秒,是什麼限制了光速呢?
  • 光速為何是30萬公裡每秒?到底是什麼限制了光速?
    因為無論光速是30萬還是35萬,都還是可以繼續問,為啥不是40萬公裡云云。此外,還有一個注意事項,公裡有多長也只是一個人為規定,如果換一種規定,光速的數字可能更大也可能更小,比如在歐美國家常用的英制單位,英裡。1英裡=1.6公裡左右,如果用英裡來表示光速那就連30萬都沒有了,大概只有 186,282英裡/秒。所以,核心問題不是光速有多快,而是為什麼它不是無限快?
  • 光速每秒30萬公裡,動力源在哪?
    很多人會回答光速。不考慮空間的加速方法,光速確實是一個正確的答案。根據愛因斯坦相對論,就算將一顆粒子加速到光速,只要粒子帶有質量,那麼就需要無窮大的能量。光,由於可以到達光速,說明光是一種沒有靜質量的粒子,這說明光是一種非常特殊的物質,該理論提出後,讓很多科學家大跌眼鏡,沒有靜止質量的粒子非常「奇幻」,就像是一個沒有質量物體擺在眼前,是非常不真實的現象。
  • 為什麼光速是299792458米每秒?
    為什麼光速是299792458米每秒而不取整3億米每秒?現在我們知道,光速是一個基本的物理常量,它的數值為299792458米每秒(不過平時都近似取3億米每秒)。但是在17世紀前,天文學家和物理學家都認為光速是無限大的,因為宇宙中恆星的光都是瞬時到達地球的。
  • 光速為何是30萬公裡每秒不是35萬?到底是什麼限制了光速?
    在百忙的生活中,希望可以給您帶來一點輕鬆。小編時刻在下方等著你,如果喜歡文章可以點擊關注即可小編不奢望每一個文章都能讓您滿意,但是儘量做到最好,祝您天天的有個好心情,抬頭見喜,低頭撿錢,男人越活越瀟灑,女人越活越漂亮。在此小編深深的向您的親人問好,願所有父母都健康長壽。可以是35萬公裡每秒,但如果真的是35萬公裡每秒,你又會問為什麼不是40萬公裡每秒呢?
  • 30萬千米每秒的速度該如何停止?科學家:人類首次讓光停止運動
    根據物理學知識,光在真空中傳播的速度約是30萬千米每秒。同時,我們知道,在人類目前已知領域內,光速代表著物質運動的極限速度。任何具有靜態質量的物體,其運動速度永遠不可能達到或者超越光速。舉個簡單的例子,當光穿過玻璃時,其運動速度減慢為20萬千米每秒。據記載,在2001年時,物理學家通過運用超低溫的鈉原子云,成功地使光子的平均運動速度降至17米每秒。無獨有偶,除了超低溫的鈉原子云,光子晶體同樣會對光子的運動起到較大的阻礙作用。當光通過光子晶體時,其速度便會變得很慢很慢。
  • 光速為什麼是30萬公裡每秒?這是怎麼算出來的?
    我們生活在一個物質世界,在描述這個世界的各種常量中,高度,質量都沒有極限,但是速度有,那就是光速。光速所指的就是光傳播的速度,它也是目前科學家公認的極限速度,也就是30萬公裡每秒。人類沒有發現比光傳播速度更快的物質,所以光速也被視為是宇宙極限速度。那麼問題出現了。
  • 為什麼光速是將近每秒30萬公裡,而不是其他數值?
    在人類建立的體系下,光在真空中的傳播速度將近每秒30萬公裡。至於為什麼光速是這個數值,而不是諸如每秒35萬公裡或者每秒15萬公裡,其原因與我們所生活的宇宙屬性有關。根據麥克斯韋的電磁場方程組可以推導出如下的真空光速(c)公式:上式中,ε0表示真空介電常數(或稱真空電容率),μ0表示真空磁導率。無論是真空介電常數,還是真空磁導率,它們都是恆定的常數,都與真空的屬性有關,它們決定了真空中的光速大小。
  • 光速應該怎麼測量?教用你家的一臺家電,測得比牛頓還準
    這種方法,可以大大減少有可能導致誤差的因素,因此頻率和波長的測量是相對非常精確的,所以他計算的光速也是極其精準的,結果為299792.5±1km/s。不僅如此,在1983年的時候,國際計量大會決定,國際長度單位——米,將根據光速重新定義。換句話說,我們追求的不再是光在每秒能傳播多少米,而是以光的速度來定義1米有多長。
  • 光既然能夠每秒30萬公裡,那它的動力是啥呢?
    光在生活中隨處可見,當我們打開燈的時候,光可以瞬間充滿整個房間,所以早前許多人認為,光不論傳播多遠都不需要時間,它就是一種瞬時作用。早前由於技術不發達,而這樣的說法也符合光表現出來的性質。在歷史上有許多科學家都對光進行了研究,他們始終認為光是有速度的,只是常規手段根本測不出來。