光速

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真空中的光速通常表示为c,是一个普遍的物理常数,在物理学的许多领域都很重要。光速c正好等于每秒299,792,458米。根据狭义相对论,c是常规物质或能量在空间中传播的速度上限。 所有形式的电磁辐射,包括可见光,都以光速传播。对于许多实际用途,光和其他电磁波似乎会瞬间传播,但对于长距离和非常敏感的测量,它们的有限速度会产生明显的影响。在地球上看到的星光多年前就离开了恒星,让人类可以通过观察遥远的物...

光速

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真空中的光速通常表示为 c,是一个普遍的物理常数,在物理学的许多领域都很重要。 光速 c 正好等于每秒 299,792,458 米。 根据狭义相对论,c 是常规物质或能量在空间中传播的速度上限。

所有形式的电磁辐射,包括可见光,都以光速传播。 对于许多实际用途,光和其他电磁波似乎会瞬间传播,但对于长距离和非常敏感的测量,它们的有限速度会产生明显的影响。 在地球上看到的星光多年前就离开了恒星,让人类可以通过观察遥远的物体来研究宇宙的历史。 当与遥远的太空探测器通信时,信号从地球传输到航天器可能需要几分钟到几小时,反之亦然。 在计算中,光速确定了计算机之间、计算机内存和 CPU 内的最终最小通信延迟。 光速可用于飞行时间测量,以极高的精度测量远距离。

无质量粒子和场扰动,例如引力波,也在真空中以速度 c 传播。 无论源的运动或观察者的惯性参考系如何,此类粒子和波都以 c 传播。 具有非零静止质量的粒子可以加速接近 c 但永远无法到达它,无论测量它们速度的参考系如何。 在狭义和广义相对论中,c 与空间和时间相互关联,也出现在著名的质能等价方程 E = mc2 中。

在某些情况下,物体或波的传播速度可能比光速快。 宇宙的膨胀被理解为超过一定边界的光速。

光在玻璃或空气等透明材料中传播的速度小于c; 同样,电缆中的电磁波速度也比c慢。 c 与光在材料中传播的速度 v 之间的比率称为材料的折射率 n (n = c/v)。 例如,对于可见光,玻璃的折射率通常约为 1.5,这意味着光在玻璃中的传播速度为 c/1.5 ≈ 200000 km/s (124000 mi/s); 空气对可见光的折射率约为 1.0003,因此空气中的光速比 c 慢约 90 公里/秒(56 英里/秒)。

数值、符号和单位

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真空中的光速通常用小写字母 c 表示光速

有时 c 用于任何物质介质中的波速,c0 用于真空中的光速。 与相关电磁常数具有相同的形式:即真空磁导率或磁常数μ0,真空介电常数或电常数ε0,自由空间阻抗Z0。 本文专门使用 c 表示真空中的光速。

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