光速
編輯真空中的光速通常表示為 c,是一個普遍的物理常數,在物理學的許多領域都很重要。 光速 c 正好等于每秒 299,792,458 米。 根據狹義相對論,c 是常規物質或能量在空間中傳播的速度上限。
所有形式的電磁輻射,包括可見光,都以光速傳播。 對于許多實際用途,光和其他電磁波似乎會瞬間傳播,但對于長距離和非常敏感的測量,它們的有限速度會產生明顯的影響。 在地球上看到的星光多年前就離開了恒星,讓人類可以通過觀察遙遠的物體來研究宇宙的歷史。 當與遙遠的太空探測器通信時,信號從地球傳輸到航天器可能需要幾分鐘到幾小時,反之亦然。 在計算中,光速確定了計算機之間、計算機內存和 CPU 內的最終最小通信延遲。 光速可用于飛行時間測量,以極高的精度測量遠距離。
無質量粒子和場擾動,例如引力波,也在真空中以速度 c 傳播。 無論源的運動或觀察者的慣性參考系如何,此類粒子和波都以 c 傳播。 具有非零靜止質量的粒子可以加速接近 c 但永遠無法到達它,無論測量它們速度的參考系如何。 在狹義和廣義相對論中,c 與空間和時間相互關聯,也出現在著名的質能等價方程 E = mc2 中。
在某些情況下,物體或波的傳播速度可能比光速快。 宇宙的膨脹被理解為超過一定邊界的光速。
光在玻璃或空氣等透明材料中傳播的速度小于c; 同樣,電纜中的電磁波速度也比c慢。 c 與光在材料中傳播的速度 v 之間的比率稱為材料的折射率 n (n = c/v)。 例如,對于可見光,玻璃的折射率通常約為 1.5,這意味著光在玻璃中的傳播速度為 c/1.5 ≈ 200000 km/s (124000 mi/s); 空氣對可見光的折射率約為 1.0003,因此空氣中的光速比 c 慢約 90 公里/秒(56 英里/秒)。
數值、符號和單位
編輯真空中的光速通常用小寫字母 c 表示
有時 c 用于任何物質介質中的波速,c0 用于真空中的光速。 與相關電磁常數具有相同的形式:即真空磁導率或磁常數μ0,真空介電常數或電常數ε0,自由空間阻抗Z0。 本文專門使用 c 表示真空中的光速。
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