
光速(Speed of Light)是物理學中描述電磁波在真空中傳播速率的基準常數,其國際标準值為每秒299,792,458米(約3×10⁸ m/s)。作為自然界的基本常量之一,光速在狹義相對論中具有核心地位,愛因斯坦提出的質能方程$E=mc$直接關聯了能量與質量的關系。
從漢英詞典角度解析:
定義與單位
漢語釋義為“光在真空中傳播的速度”,英文對應“speed of light in vacuum”。國際單位制(SI)中,光速的符號為“c”,單位米/秒(m/s),其數值由國際計量大會(CGPM)嚴格定義。
物理特性
光速是宇宙中物質運動和信息傳遞的速度上限。根據麥克斯韋方程組推導,光速與真空介電常數(ε₀)和磁導率(μ₀)的關系為: $$ c = frac{1}{sqrt{varepsilon_0 mu_0}} $$
應用領域
在相對論框架下,光速不變原理是時空理論的基礎,應用于GPS衛星校準、粒子加速器設計等領域。天文學中通過光速測量星際距離(如光年單位)。
測量曆史
丹麥天文學家羅默于1676年首次通過木衛一觀測估算光速,現代精密測量則采用激光幹涉儀和原子鐘技術,相關成果發表于《自然》期刊的實驗物理專刊。
光速是物理學中最基本的常數之一,指光在真空中傳播的速度,通常用符號( c )表示。以下是詳細解釋:
1. 定義與數值
光速的精确值為每秒299,792,458米(約30萬公裡/秒)。自1983年起,國際單位制(SI)通過定義“米”的長度間接固定了光速的數值,即1米等于光在1/299,792,458秒内行進的距離。
2. 物理意義
根據愛因斯坦的狹義相對論,光速是宇宙中物質、能量和信息傳遞的速度上限,任何有質量的物體都無法達到或超越光速。這一理論提出了“光速不變原理”:無論觀察者的運動狀态如何,真空中的光速始終保持恒定。
3. 曆史測量
4. 實際應用
5. 其他介質中的光速
光在真空中速度最快,但在水、玻璃等介質中會因折射而減速。例如,水中光速約為真空中速度的75%,這解釋了折射現象。
總結來看,光速不僅是物理學的基礎常數,更深刻影響了人類對時空本質的理解和技術發展。
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