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在一个惯性系中同时同地发生 光速不变是指在同一均匀介质中不变还是只在真空中不变?

浏览量:1514 时间:2021-03-13 16:06:05 作者:admin

光速不变是指在同一均匀介质中不变还是只在真空中不变?

只要在同一均匀介质中,光的传播速度就必须保持不变,在真空中也是如此。然而,狭义相对论中的光速不变性原理并不意味着这一点,而是真空中的光速(用字母C表示)在所有惯性参照系中都是相同的,不会随观察者或光源的运动状态而改变。例如,根据我们的常识(伽利略变换),如果光源以V的速度向前移动,同时发出一束光,站在地面上的观察者会认为光束的速度是cv,英国物理学家麦克斯韦从电磁理论的方程式中导出了一个关于光速的公式:式中ε是介电常数,μ是磁导率。

对于同一介质,介电常数和磁导率都是常数,这意味着光速只与介质有关,与惯性参考系无关。因此,站在地面上的观测者仍然会测量出光束的速度仍然是C,而不是cv。后来,美国物理学家迈克尔逊和默里通过实验证实了光速恒定的原理。根据伽利略变换,沿地球公转方向运动的光与垂直于地球公转方向的光之间存在速度差。然而,两位物理学家通过精确的实验发现,不同方向的光速是相同的。

爱因斯坦根据光速(和相对论)不变性原理,提出了狭义相对论,并推导了相对论的速度叠加公式:

如果u=C,V是任意的,则可以得到组合速度W=(C,V)/(1cv/C^2)=C。因此,在光速和任何速度叠加之后,结果仍然是光速,既不会增加也不会减少。无论观察者处于什么状态,无论观察者相对于光源移动的速度有多快,光速都是相同的,这就是光速不变的原理。另外,根据麦克斯韦的光速公式,只要介质相同,光的传播速度不变。

在一个惯性系中同时同地发生 在惯性系S中观察者记录 不同惯性系同一时

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