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光速
通用物理常數
光速是一個(gè)物理常數，指真空中光和其他電磁波的速度。通常以英文字母 c 表示，真空中光速也稱(chēng)為自由空間中光速。無(wú)線(xiàn)電波、X射線(xiàn)等電磁波都以光速傳播。光波傳播的速度，與力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理中的許多定理都有著(zhù)極為密切的聯(lián)系。光速是目前科學(xué)界所發(fā)現的速度極限，根據狹義相對論光速是宇宙中所有的物質(zhì)運動(dòng)或能量（以及攜帶的信息）在空間中傳播的速度上限，也是所有無(wú)質(zhì)量粒子及對應的場(chǎng)波動(dòng)在真空中運行的速度。這由電子在電子加速器中被加速時(shí)的一些實(shí)驗結果得到了證實(shí)。在相對論中，光速c與空間和時(shí)間相關(guān)聯(lián)，在質(zhì)能等價(jià)方程中具有特殊意義。在特定情況下，物體或波的傳播速度可能比光速更快（例如，波的相速度、某些高速天文物體的出現以及特定的量子效應）。
基本信息
中文名
光速
英文名
Lightspeed / speed of light / velocity of light / electromagnetic constant
相關(guān)著(zhù)作
《相對論》
1983年，國際度量衡委員會(huì )決定將光速確定為299792458m/s。代表符號為c，約等于3×10（m/s）。
目前，光速通常以英文字母 c 表示，測定出最精確的數值是299792458m/s，單位為m/s（米每秒）。
在愛(ài)因斯坦提出的廣義相對論中，光速會(huì )隨著(zhù)引力場(chǎng)的強度而改變。粒子的運動(dòng)速度比真空中的光速要慢。但粒子運動(dòng)速度比在其他介質(zhì)中的光速傳播要更快。它會(huì )發(fā)出一種被稱(chēng)為“契倫科夫輻射”的微弱藍光。光速與波長(cháng)成正比。
靜電場(chǎng)在真空中的傳播速度就是光速的下限（0.89c）。光速的色散是光子有質(zhì)量的證據，光速的變化范圍很小（0.895c≤v≤c），故光速的色散應近似地與頻率的三次方成反比。根據斥力子理論推得：光速是物體運動(dòng)速度的極限速度，以光速運動(dòng)的物體其質(zhì)量等于靜止質(zhì)量的兩倍。
相關(guān)性質(zhì)
1．光速的絕對性：光速是極限速度，以光速運動(dòng)的粒子的引力質(zhì)量為0
2．光速是一種標量速度，在各個(gè)方向上大小相等
3．光速同任何速度相加之和仍為光速。光速與任何速度（亞光速、光速或超光速）的合成速度仍是光速
4．光速的不變性：對于同一個(gè)參照系，光速值為常數，與光源的運動(dòng)狀態(tài)和方向無(wú)關(guān)
不同介質(zhì)
光的波長(cháng)
若介質(zhì)的折射率隨光波頻率變化很大，群速度就會(huì )變得很小。所以，在小頻率范圍內介質(zhì)的折射率發(fā)生急劇變化是實(shí)現光速減慢的關(guān)鍵。
機制原理
質(zhì)能方程的推導
所以可以定義物體的動(dòng)能為：Ek=mc-m0c
并且可以定義物體的能量為：E=mc
研究歷史
亞里士多德堅信光不會(huì )移動(dòng)，只存在出現與否的差異，這一觀(guān)點(diǎn)得到當時(shí)許多人的支持。古希臘人認為，視覺(jué)對于光傳播的感知是從眼球指向被觀(guān)測物體的。但是亞歷山大的海倫（Heronof Alexandria）認為：若當真如此，那么光的傳播必然是瞬時(shí)的，否則當我們睜開(kāi)眼睛時(shí)，又如何能瞬間看到遠方的星體。伊斯蘭學(xué)者阿爾哈曾（Alhazen）著(zhù)有《光學(xué)寶鑒》（Book of Optics），他認為光是從相反方向傳播而來(lái)，是從被觀(guān)察物體傳播到觀(guān)測者眼中的。
意大利物理學(xué)家伽利略認為，只要光的傳播需要時(shí)間，人類(lèi)就能測算出光速。1607年，36歲的伽利略進(jìn)行了世界上第一個(gè)測量光速的實(shí)驗。他提出通過(guò)計量光信號傳播時(shí)間來(lái)計算光速的方法：一人帶著(zhù)時(shí)鐘和提燈站在一座山丘上，另一人也拿著(zhù)提燈站在鄰近且距離已知的另一山丘上。第一人打開(kāi)燈時(shí)開(kāi)始計時(shí)，第二人看到光后，打開(kāi)自己的燈，第一人看到第二人的燈光時(shí)，停止計時(shí)。為了使光傳播距離較遠，測定誤差較小，他讓兩個(gè)人分別站在兩座山上。由于伽利略測量光速所用的距離過(guò)短，不足以精確測量出光線(xiàn)傳播時(shí)長(cháng)，所以實(shí)驗以失敗告終。法國數學(xué)家笛卡爾對此實(shí)驗做了進(jìn)一步改良，他認為：若光線(xiàn)從太陽(yáng)或月球傳播到地球需要時(shí)間，那月食等現象真實(shí)發(fā)生的時(shí)刻就會(huì )和人類(lèi)的預測存在差別。但經(jīng)過(guò)多次觀(guān)測，仍未發(fā)現任何時(shí)滯。事實(shí)上，伽利略和笛卡爾的思路是正確的，但由于光線(xiàn)傳播速度極快，穿過(guò)月地距離和日地距離的時(shí)間十分短暫，當時(shí)的實(shí)驗器材不足以觀(guān)測出來(lái)。
1676年，丹麥天文學(xué)家奧勒·羅默（OIaus Roemer）第一次提出了有效的光速測量方法并成功運用“木星衛星法”計算出了光速。他在巴黎對木星的一個(gè)衛星木衛一的掩星研究觀(guān)測發(fā)現：它的掩星發(fā)生時(shí)間與預期時(shí)間不符。地球靠近木星時(shí)，掩星早11分鐘；地球距木星較遠時(shí)，掩星晚11分鐘。并且在地球處于太陽(yáng)和木星之間時(shí)的周期與太陽(yáng)處于地球和木星之間時(shí)的周期相差十四、五天。他認為這種現象是由于光具有速度造成的，他還推斷出光跨越地球軌道所需時(shí)間為22分鐘。1676年9月，羅默預言預計11月9日上午5點(diǎn)25分45秒發(fā)生的木衛食將推遲10分鐘。觀(guān)測最終證實(shí)了羅默的預言。結合木星距離，羅默估算出光速約為2.1
1725年，英國天文學(xué)家詹姆斯?布拉德雷（James Bradley）發(fā)現了恒星的“光行差”現象，以意外的方式證實(shí)了羅默的理論。一開(kāi)始，他無(wú)法解釋他觀(guān)測到的這一現象，直到1728年，他在坐船時(shí)受到風(fēng)向與船航向相對關(guān)系的啟發(fā)，認識到光的傳播速度與地球公轉速度共同引起了“光行差”的現象。他用地球公轉的速度與光速的比例估算出了太陽(yáng)光到達地球需要8分13秒。布拉德雷測定值證明了羅默的光速有限性的說(shuō)法。
1849年9月，法國人斐索（A.H.Fizeau）用旋轉齒輪法測得光速為3.153
1928年，美國物理學(xué)家阿爾伯特?邁克爾遜為了測定出誤差在0.001%以?xún)龋_程度滿(mǎn)足最基本的核物理運算的光速值，已經(jīng)在過(guò)去50多年內設計了12次實(shí)驗。他發(fā)明了6臺精密裝置，最終準確地測定出光速。并因此獲得了諾貝爾獎。邁克爾遜用一個(gè)能夠恒速旋轉的引擎驅動(dòng)八邊形棱鏡高速旋轉，他向棱鏡照射光線(xiàn)，在鏡子旋轉到某點(diǎn)時(shí)，光束正好能夠反射到屋子后墻上靜止的曲面鏡上。這面旋轉的鏡子只用遠遠少于1秒的時(shí)間就能夠把光線(xiàn)反射回曲面鏡上，然后又繼續旋轉。曲面鏡從棱鏡的每面都會(huì )收到短光脈沖。每個(gè)光脈沖經(jīng)過(guò)聚焦透鏡的反射，穿過(guò)墻洞，傳播到22英里外的圣·安東尼山上。在那里，經(jīng)過(guò)第二個(gè)聚焦透鏡的反射，光脈沖又從一面鏡子上徑直返回鮑爾迪山。在這里，光脈沖又照射到后墻的曲面鏡上，最后反射到旋轉鏡上。每個(gè)光脈沖不到1/4000秒就完成44英里的路程。返回光線(xiàn)在棱鏡的反射下，就會(huì )投射到柵屋墻上的一個(gè)點(diǎn)。通過(guò)從棱鏡與這一點(diǎn)的角度，邁克爾遜可以計算出光脈沖完成44英里往返路程，鏡子轉動(dòng)的角度，并以此計算出光速。邁克爾遜計算出光速是2.997950377
20 世紀初，兩位科學(xué)家從理論上推算出光速的數值。1906 年，羅薩（E.B.Rosa）和竇賽（N.E.Dorsey）發(fā)表了一個(gè)準確的光速值：299784±15 km/s。這個(gè)數值是他們通過(guò)測量?jì)深?lèi)電單位之比，即絕對靜電單位(esu)中的電荷與絕對電磁單位(emu)的同一電荷之比獲得的。1941年，伯奇(R.T.Birge)評論此實(shí)驗為“整個(gè)科學(xué)史上精密研究中完成的最美的實(shí)驗之一” 。二人測量的光速值處于當時(shí)光速測量值的中間值，與2.99774
1924年，卡羅盧斯（Karolus）和米特爾施泰特（Mittelstaedt）提出利用克爾盒法來(lái)測定光速。1934年，谷瑞·德布雷（Cheury de Brayza）發(fā)表了有關(guān)光速的文章，其中列出了他們幾年間光速的測量結果：1924年的結果為2.99802
20世紀50年代流行用微波法測定光速，1958年有一個(gè)較精確的光速值是在微波干涉儀（f=72GHz）中獲得的：c=2.99792500
1973年6月，國際計量局（BIPM）米定義咨詢(xún)委員會(huì )決定以高精度光頻測量和高精度光波長(cháng)為基礎：取激光波長(cháng)
但光速還定義著(zhù)比長(cháng)度更加基本的東西。阿爾伯特·愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）的工作表明了光速的真正重要性。他證明光速不僅僅是光子在真空中運動(dòng)的速度，還是連接時(shí)間與空間的基本常數，不過(guò)，一直與相對論有沖突的量子理論是允許物質(zhì)以大于光速的速度運動(dòng)的。在20世紀20年代，量子論顯示一個(gè)系統相隔遙遠的不同組成部分能夠瞬時(shí)聯(lián)系。1993年，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的Raymond Chiao表明，量子理論還允許另一種超光速旅行存在：量子隧穿。德國物理學(xué)家維納·海森堡的測不準原理表明：在一個(gè)系統中，總有某些屬性，在這一情況中是能量的值是不能確定的，只能確定在一個(gè)區間內，因此量子物理學(xué)原理允許系統利用這種不確定性，短時(shí)間借到一些額外的能量。在隧穿的情況中，粒子從障礙物的一面消失又從另一面重現的需要幾乎可以忽略不計。不過(guò)隨著(zhù)厚度增加，粒子隧穿的幾率也就迅速地朝零的方向遞減，但不會(huì )等于0（如若這樣，海森堡原理就會(huì )被反對）。Chiao通過(guò)測量可見(jiàn)光光子通過(guò)特定過(guò)濾器的隧穿時(shí)間，證明了隧穿“超光速”的隧穿效應存在。為此，他讓這些光子與在相似時(shí)間內穿過(guò)真空的光子進(jìn)行比較。結果隧穿光子先到達探測器，Chiao證明它們穿越過(guò)濾器的速度可能為光速的1.7倍。2008年8月，《Nature》雜志上，瑞士的塞拉特等5位科學(xué)家公布了他們的一項最新研究成果：量子信息傳輸速度遠超光速。瑞士科學(xué)家對相互糾纏的光子進(jìn)行了實(shí)驗研究。通過(guò)對其中一個(gè)光子的分析，科學(xué)家可以預測另一光子的特征。在實(shí)驗中，任何隱藏信號從此接收站傳送到彼接收站，僅僅需要一百萬(wàn)兆分之一秒。由此可以推測任何未知信號的傳輸速率至少是光速的1萬(wàn)倍。
測定方法
經(jīng)典物理測定方法
旋轉棱鏡法
旋轉棱鏡法
棱鏡不轉動(dòng)時(shí)，只有八棱鏡的某一面恰好與人射光線(xiàn)成45度角時(shí)，光線(xiàn)能被反射至遠方的反射裝置，反射回來(lái)的光線(xiàn)經(jīng)另一面反射進(jìn)入觀(guān)察者眼睛，觀(guān)察者能看到光源的像。棱鏡以較小的轉速轉動(dòng)時(shí)，光線(xiàn)經(jīng)1號面和反射裝置反射后到達棱鏡時(shí)，3號面已經(jīng)不再與光線(xiàn)成45度角，光線(xiàn)無(wú)法進(jìn)入觀(guān)察者眼睛，觀(guān)察不到光源的像。若緩慢提高棱鏡轉速，當光線(xiàn)反射回棱鏡時(shí)，棱鏡剛好轉過(guò)1/8轉，即2號面轉至原3號面所在位置，則光線(xiàn)又可以進(jìn)入觀(guān)察者眼睛，重新看到光源的像。
棱鏡轉速只有在目標轉速附近極小的范圍內可以看到光源的像，其他轉速下均觀(guān)察不到光源的像。在此實(shí)驗中，實(shí)驗現象稍縱即逝，很難被觀(guān)察到。一旦被觀(guān)察到，對應的轉速會(huì )比較精確，測量結果精度較高。
旋轉齒輪法
旋轉齒輪法
實(shí)驗中選用齒寬和齒間縫寬相等的齒輪，當齒輪勻速轉動(dòng)時(shí)，光線(xiàn)周期性被齒輪遮擋，這些光線(xiàn)由反射裝置反射回齒輪處時(shí)，具有一定的延時(shí)，返回的光線(xiàn)被齒輪部分遮擋，若進(jìn)一步提高齒輪轉速，則齒輪透光時(shí)間和擋光時(shí)間均減小，反射光線(xiàn)中被遮擋的比例增大。當其減小到剛好等于光線(xiàn)反射延時(shí)，反射光線(xiàn)剛好全部被遮擋，觀(guān)察者剛好看不到光源的像。
齒輪轉速在接近目標轉速的過(guò)程中，看到光源的像逐漸變暗，轉速超過(guò)目標轉速后，像又逐漸變亮。在此實(shí)驗中，實(shí)驗現象容易被觀(guān)察到。但在目標轉速附近，像的亮度小到觀(guān)察者無(wú)法識別時(shí)會(huì )和目標狀態(tài)混為一體，于是目標轉速的不確定度便增大了，降低了實(shí)驗精度。
近代物理測定方法
微波諧振腔法
1950 年，埃森（Essen）提出用空腔共振法來(lái)測量光速。原理是：微波通過(guò)空腔時(shí)，根據空腔的長(cháng)度可以求出諧振腔的波長(cháng)，把諧振腔的波長(cháng)換算成光在真空中的波長(cháng)，由波長(cháng)和頻率的乘積可計算出真空中光速。在實(shí)驗中，將微波輸入到圓柱形的諧振腔中，當微波波長(cháng)和諧振腔的幾何尺寸匹配時(shí)，諧振腔的圓周長(cháng)
微波干涉儀法
1952年至1954年，英國國家物理研究所（NPL）的弗洛姆（Froome）用微波干涉儀測定了真空中光速值。通過(guò)微波干涉儀測定波長(cháng)和頻率計算出光速。
光電測距儀法
用光在被測基線(xiàn)(約10km)內的飛行時(shí)間測定，是伽利略試驗的發(fā)展。1949年至1957年，瑞典的貝奇斯傳德采用了光電測距儀的方法，他用經(jīng)過(guò)調制的克爾盒作為光源，用同一振蕩器調制的光電倍增管作為檢測器測定光速。
現代物理測定方法
光拍頻法
CG-V型光速測定儀
用光電檢測器接收這個(gè)拍頻波，即得頻率為拍頻，如果接收電路將直流成分濾掉，即得純粹的拍頻信號在空間的分布。這就是說(shuō)，處在不同空間位置的光檢測器，在同一時(shí)刻有不同位相的光電流輸出，利用比較相位的方法間接測定光速。
光拍頻法測量光速是利用聲光頻移法形成光拍 ，通過(guò)遠 、近光路產(chǎn)生光程差，測量光拍頻率和光拍波長(cháng)，從而間接測定光速的方法。實(shí)驗需要測量的數據為拍頻波長(cháng)。測量時(shí)需要注意要對光路非常熟悉，并且充分理解光的反射路線(xiàn)，否則測量誤差較大。當測出拍頻波長(cháng)后，從數字頻率計讀出高頻信號發(fā)生器的輸出頻率，計算光速。
高精度時(shí)間間隔測量
光速的測定可利用v=l/
相關(guān)理論
光速不變原理
1905年，愛(ài)因斯坦在創(chuàng )立狹義相對論的第一篇論文《論運動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》中提出了光速不變公設：“光在空虛空間里總是以確定的速度v傳播著(zhù)，這速度同發(fā)射體的運動(dòng)無(wú)關(guān)”。愛(ài)因斯坦依據邁克爾遜-莫雷實(shí)驗，提出光速不變性（ invariance of light speed，ILS）假設，從而在理論上導出洛倫茲變換，建立狹義相對論（special relativity，SR），揭示了時(shí)空和物質(zhì)運動(dòng)的相對論性。沒(méi)有物體的運動(dòng)速度能夠超過(guò)光速。光速是極限，不存在比光速更快的速度。狹義相對論( SR) 賦予光速非常特殊的性質(zhì)，一是 “光速不變”原理，二是“光速不可超過(guò)”原則。
1887 年，因麥克斯韋的建議，邁克爾遜和莫雷開(kāi)展了一項捕捉以太的實(shí)驗。當時(shí)的物理理論認為，光的傳播介質(zhì)是“以太”，由此產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題：地球以每秒30公里的速度繞太陽(yáng)運動(dòng)，就必然迎面受到每秒30公里的“以太風(fēng)”，從而必然對光的傳播產(chǎn)生影響。這個(gè)問(wèn)題出現以后，立即引起人們探討“以太風(fēng)”存在與否。邁克耳孫－莫雷實(shí)驗就是在這個(gè)基礎上進(jìn)行的。他們在實(shí)驗中沒(méi)能發(fā)現以太，卻發(fā)現了一個(gè)問(wèn)題：伽利略速度疊加原理失效了。邁克爾遜-莫雷實(shí)驗顯示，光速與地球軌道速度疊加，仍然是光速。為了解釋邁克爾遜-莫雷實(shí)驗，菲茲杰拉德提出一個(gè)假設：運動(dòng)物體沿運動(dòng)方向長(cháng)度收縮，收縮率為
光速不變原理又稱(chēng)真空光速極限原理，包含三項內容：光速與光源運動(dòng)與否無(wú)關(guān)；光速與頻率大小無(wú)關(guān)；光速與方向（即接受者的速度）無(wú)關(guān)。現有光學(xué)實(shí)驗確切驗證了以上內容的前兩項，第三項光速與方向無(wú)關(guān)這點(diǎn)始終未被證實(shí)。利用此原理創(chuàng )立了狹義、廣義相對論及超弦理論。光速極限原理是狹義相對論的預言，已被多個(gè)實(shí)驗證實(shí)，是物理學(xué)基本原理之一。
光速可變理論
2015年1月，英國 Glasgow 大學(xué)的研究團隊經(jīng)兩年半努力做成功一項實(shí)驗，證明光速并非恒定不變，亦即光并不總是以光速傳播，即使在真空條件下也是如此。 研究論文從在預印本網(wǎng)站 arXiv出現到在美國《Science Express》上刊登只經(jīng)過(guò)幾天時(shí)間，而且迅即被各國媒體傳播報導。1月22日，D. Giovannini 等的論文發(fā)表在《 Science Express》上。同日，英國廣播公司(BBC)公布了對學(xué)術(shù)帶頭人 M. Padgett 教授的采訪(fǎng)。 1 月 27 日，中國新聞網(wǎng)發(fā)表一個(gè)簡(jiǎn)短報道，標題是“英國科學(xué)家成功降低真空中光速,或將顛覆 Einstein 理論。”
在天文學(xué)中，光行差現象早已證明了光速與方向有關(guān)。對3K微波輻射及對射電星系的無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行的觀(guān)測均發(fā)現了在地球運動(dòng)方向有明顯的各向異性。2002 年3月14日出版的《Nature》雜志報道了牛津大學(xué)的C.BIake和J.Wa用美國國家天文臺位于新墨西哥州的甚大陣列射電望遠鏡（VLA）觀(guān)測了發(fā)出強大電波的遙遠射電星系，觀(guān)測結果：他們發(fā)現這些星系發(fā)出的電磁波同樣在地球運動(dòng)方向上表現出了各向異性，這種各向異性與上述宇宙背景輻射在地球運動(dòng)方向上的各向異性是相同的。電磁波（即光波）速度隨觀(guān)測者（地球）速度的不同而發(fā)生變化。這些天文學(xué)實(shí)驗確切地證明了光速與方向是有關(guān)的，因此光速可變是一個(gè)合理的結論。光速可變理論認為光速與接受者密切相關(guān)，即觀(guān)測者的速度將直接影響接受者所測得的光速：與光同向運行的接受者測得的光速要變小。與光逆向運行的接受者測得的光速將要變大。而相對于絕對坐標系而言光速是不變的。
光速相關(guān)的文章
有機化合物一般是指含碳氫鍵的化合物，因此不包括碳氧化物（如一氧化碳、二氧化碳）、碳酸鹽、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、金屬碳化物等物質(zhì)。但是，部分不包含碳氫鍵的化合物，如四氯化碳等全鹵代烴，可以看作氫原子被鹵素取代的產(chǎn)物，仍屬于有機化合物。
腦膜炎是腦膜的彌漫性炎癥性改變。由細菌、病毒、真菌、螺旋體、原蟲(chóng)、立克次氏體、腫瘤與免疫相關(guān)的各種炎性因子侵犯腦膜引起。具體發(fā)病機制不明確。腦膜炎可累及硬腦膜、蛛網(wǎng)膜和軟腦膜。腦脊髓膜炎有3種基本類(lèi)型：化膿性腦膜炎、淋巴細胞性腦膜炎（多由病毒引起）、非化膿腦膜炎（可由結核桿菌、梅毒螺旋體、布魯氏菌及
十字軍（The Crusaders），由天主教士兵組成的軍隊，曾參加十字軍東征，士兵都佩有十字標志，因此稱(chēng)為十字軍。十字軍東征的目的是保護朝圣者和反對吉哈德擴張，以及從伊斯蘭諸國手中拯救半奴隸與奴隸并緩解突厥人對君士坦丁堡的壓力。在十字軍的幫助下，拜占庭帝國成功收復尼西亞、呂底亞、密細亞、弗里吉亞北
攝氏度是攝氏溫標(C)的溫度計量單位，用符號℃表示，是目前世界上使用較為廣泛的一種溫標。它最初是由瑞典天文學(xué)家安德斯·攝爾修斯于1742年提出的，其后歷經(jīng)改進(jìn)。
小編整理：庫爾勒香梨是一種屬于薔薇科梨屬植物的果實(shí)，它生長(cháng)在天山高山上的野杜梨籽育苗作為砧木，具有抗寒、抗旱、抗病蟲(chóng)害的優(yōu)勢。它的特點(diǎn)包括皮薄、果心中大、果肉白色、肉質(zhì)細膩酥脆、汁多味甜、近核部微酸，完熟后有香味、可溶性固型物含量11-14%，品質(zhì)極上。庫爾勒
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這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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