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大家都知道 , 光速是宇宙中的第一速度 。 其实在地球上 , 光的速度也是超越一切的存在 , 你们知道它的速度是多少吗?
光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度
根据光在空气中的折射率为1.0008 , 我们可以计算出光在空气中的传播速度为299552816m/s 。
光是如何传播的?地球上的光最远可以传播到哪里?地球上的光是否可以照射到宇宙中?宇宙的边缘在哪里?接下来我们就来了解一下 , 如果将手电筒打开朝着天空照射1秒后关闭 , 它是否可以飞到宇宙边缘?
它们会到达宇宙的尽头吗?
光的传播在同种均匀介质中 , 光可以沿着直线进行传播 。 当光在传播的过程中遇到不同且非均匀介质时 , 就会产生折射 。 其实就是光在传播的过程中遇到阻碍 , 这个阻碍物反射出来的光才是我们肉眼所见的 , 而同时这一阻碍物还会将一部分的光子吸收 。
惠更斯-菲涅耳原理:研究波传播问题的一种分析方法
一般来说 , 光一旦遇到其他介质 , 就会出现曲线传播的现象 。 但是当它经过这一介质后 , 仍然会以直线的方式进行传播 。 根据广义相对论的说法 , 光在大质量物体附近传播时 , 会受到物体的引力场影响 , 导致光的传播路径出现偏折 。
由于光的传播速度极快 , 人眼根本无法捕捉 , 我们观测到的光其实都是光在传播的过程中 , 遇到不同介质的物体后折射出来的光线 。
时空弯曲与光线的引力偏折
- 光的本质
但这样的说法也并没有得到所有人的认可 , 在原子层面 , 光的内部具有原子核和运动电子 , 这些电子的排布与能量层级的远近有关 , 靠近原子核越近的电子能量越小 。
1905年爱因斯坦总结出著名的光电效应
当电子出现受激辐射和自发辐射时 , 就会从低能轨道越到高能轨道中 , 在这个过程中需要吸收或释放一定的能量 , 也就是我们能够看到的光子(光能量) 。
所以根据我们目前的研究来说 , 光的形成需要能量 , 但其传播并不需要能量 , 不过这里的光我们更多可以指宇宙中的光 , 在真空状态下 , 光的传播并不会损耗太多能量 。
光子(传递电磁相互作用的基本粒子)概述图
我们的视线受到一定的局限 , 没有办法一直看到光的传播 , 但并不代表它在传播的过程中完全被吸收了 。
手电筒的光能否达到太空打开手电筒时产生的光子属于一种受激辐射 , 它的光产生会受到开关传输的能量影响 。
受激辐射示意图
在理论上 , 根据光在空气中的传播速度 , 以及地球表面与宇宙之间的距离 , 光在受到空气中的一些颗粒反射成我们所见的光线后 , 还会有很大一部分根本不需要1秒就可以达到宇宙中 , 然后就可以在真空中继续传播 , 去抵达宇宙的边缘 。
但是这只能存在于理论中 , 实际上 , 手电筒发出的光根本没有办法到达宇宙边缘 , 甚至连到达宇宙可能都很困难 。
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