控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用

光速减慢是自然界的一种普遍现象，并不是什么新奇的发现．例如，光在不同介质中的传播速度不同，都比真空中慢．问题的关键在于我们能将光速减慢到什么程度，怎样控制光速为人类社会服务．经过不懈努力，人们已经初步实现了控制光速的减慢，甚至还可以将光速减慢为零，进而把光存储起来．上述进展都是通过20世纪90年代发展起来的电磁诱导透明技术实现的．本文对该技术的原理和应用前景作一简要介绍．     

超光速存在吗？

本文通过实例说明自然界确实存在超光速现象，但这与狭义相对论并不矛盾。问题在于狭义相对论说的是“实物粒子的速度不可能大于真空中的光速”，它并没有排除存在超光速现象的可能性。     

小于1的折射率

介质折射率小于１的事实导致这样的疑问：介质中光速会比真空中光速ｃ还大吗？事实上，光在介质中的传播速度可分为三种：相速ｖ、群速ｖｇ、信号速度ｖσ．ｖ和ｖｇ可以等于Ｃ，也可以小于Ｃ或大于Ｃ．ｖσ恒小于ｃ，其极限值为ｃ．     

关于探照灯照射的光斑速度

光速(真空中)是自然界物体运动或信息及能量传递的极限,如果不注意这个条件,一般地谈速度,那么,找寻超光速的现象并不是难事.有些教科书上时常以探照灯光斑移动的速度来阐述这种超光速现象,演算得到光斑移动的速度为v=hωcos2θ.本文指出,此结果是错的!对正确结果做的定量计算表明:光斑速度虽仍然能超光速,但正确结果的超光速条件远比错误结果的超光速复杂,而且物理含义也更加丰富.     

光速测定的历史过程及在物理学上的意义

在课本上只介绍了迈克耳孙的测光速的方法，其实在物理学史上对光速的测定有很多的方法，从简单到复杂，测量精度不断的提高．并且对光速测定不仅是为了得到一个光速值，对当时光的本性的争论也起一个“判决”的重大作用．下面笔者从物理学史的发展角度来看一下光速测定的过程和意义．这样不仅可以拓宽知识面，也可以真正了解物理学上对光速测定的过程．     

反常色散介质“超光速”现象研究的新进展

文章介绍了王力军等人的光脉冲在反常色散介质传播实验的测量结果，说明了实验测量的不完全性，因而它不能在是否超光速的问题的答案，文章还介绍了近一年来相应的理论研究工作，文章作者依据物理概念和理论研究结果论证了该实验所得的负群速度本身并不超光速；如果把负群速度看成是某种能量的传播那私超光速出现在负群速度开始时间间，因而它是超距作用，违反能量守恒或动量守恒，因此，负群速度只是表观速度，能流的研究结果也证明了这一点。这就是说，该实验并没有观察 到超观察到超光速传播。     

光速的测量史

 光速是指真空中电磁波的传播速度,它是物理学中最重要的常数之一。人们最初是通过测量可见光的传播速度测得它的数值的,目前国际公认值是Ｃ＝２９９７９２４５８米／秒。光速是人们最早测量的物理常数,对光速测量方法的进展,不仅标志着光速在准确度上的不断提高,还充分反映了近代物理及其实验方法的惊人发展。人们对光速的测量可以分为以下两个阶段。１．１６７６年～１９２９年的２５０多年在这一阶段,人们确定了光速的有限性,并对光速进行了初步测量。１７世纪以前,天文学家和物理学家认为光速为无限大,宇宙中恒星发的光是瞬间到达地球的。     

黑洞

正如太阳一样,绝大多数恒星都是靠耗内部的核燃料,释放能量以产生足够的压力来抵抗自身引力的。当经过足够长的时间后恒星耗尽内部的核能无法维持向外的压力,恒星就由于自身的引力开始坍缩．随着恒星的收缩其表面的引力场就变得越来越强大．物质想要从它逃逸所需的速度就不断增加．当坍缩到某一程度时,逃逸速度就大到了光速,以致光都无法逃离该星,也就是说从该恒星发出的光会被引力场拖曳口来．由狭义相对论知没有什么东西的速度能超过光速,这就意味着此时恒星上的任何东西都无法从该星逃逸．其结果就形成了一个黑洞．但需要强调的是…     

从陈子定理看相对论力学

通过巧妙地让陈子定理包含光速，可以得到粒子运动的相对论速度基本关系．根据这个相对论速度基本关系，可以推导出相对论质点动力学方程，能量质量关系，动量能量关系，洛伦兹变换等结果．     

相速度、群速度与超光速问题

相对论中指出了:真空中的光速c是信号传播的极限速度.然而.在一些力学、电磁学和光学书里,却常常看到相速度、群速度出现超光速的情况,这是否与相对论的理论相矛盾呢? 相速度、群速度都是用来描述波的传播的物理量.由于在实际情况中,无论是单色光源或者调谐锐度很高的无线电发射机,所发射的波总有一定的频率宽度,形成一个波列.因此,我们研究波的传播时,必须考察这一波列中所有单色波的合成波,它可以写作此频率区间 内所有各波的一个积分:由于ω=ω(K),ω0对应K0,△ω对应△K,将ω(K)在ω0附近展开:略去(2)式中的高次项,代入(1)式;由于A(K…     

《亚光速和超光速映射理论》的实质是什么?

全文的关键在于作者导出的“超光速洛仑兹变换”到底是什么意思?它有没有新的内容?它反映的是什么样的超光速运动的时空特性?它的客观依据是什么? 作者的意思是从所谓的“亚光速与超光速共存原理”出发,他实际上是从“对偶共存”假定出发,从而就可以认为所谓“超光速世界”不过就是“亚光速世界”的“映像”,而且假定在这个“映像”中的速度v要满足以完成其“对偶共存”的意图. 不管作者使用的是什么样的数学方法,但究其实质,为了得到满足他的“对偶共存”假定的“超光速洛仑兹变换(4.11)或者(4.12)式,作者引用的“映射”’变换,其实就是令:…     

相对论时空观--"低速到高速"之二

1奇特的光速 牛顿力学的失效首先来源于光速的奇特性,即光速与光源的运动无关.例如,在匀速前进的车厢内,在中央吊一光源(图1),它向四外发光.在车厢内测量,光源是静止的,向各方向传播的光的速率是相等的.如果在地面上测量,光源是运动的.实测结果,不但各个方向光的速率相等,而且这一速率和在车厢内测得的光的速率也相等,都是3×108m/s.光速的这一特性也可以说成是光速与参考系无关.这一特性完全背离了伽利略速度变换,从而根本上动摇了牛顿力学的基础而使之失效.     

切伦科夫（Cherenkov，Pavel Alekseyevich，1904-1990）俄国物理学家（Physicist，Russia）

切伦科夫1928年进沃罗涅日大学学习。从1930年起，在前苏联科学院物理研究所工作。他的重要发现是：亚原子粒子的能量越大，它运动得就越快：但它永远不能比真空中的光速快。然而，光通过水等透明媒质时，速度要比在真空中慢。这时，高能粒子通过这类媒质时，它的速度就可能超过光在该媒质中的速度。这样，它就会拖着一条发光的“尾巴”。     

光和实物的统一性与物理学基础探讨(Ⅱ) 能为爱因斯坦的未竟夙愿做些什么?

本文中根据康普顿波氏及康普顿动量概念引入一维康普顿空间以组成五维时空，把惯性系的相对性原理推广为对四维空间转动的对称性原理，以及把光速不变原理推广为四维空间中的唯一速度（等于光速）原理，同肘引入一种本性上不发散的波包——初级波包——以描述粒子，由此在理论上可统一对待光与实物，可合理地综合波粒二重性，以及可把相对论和量子论融合起来．     

几种测量光速的方法

 光在真空中的传播速度是自然界的基本常数,说明麦克斯韦关于光的电磁理论是正确的。准确测定光在不同介质中的传播速度,特别是在真空中的传播速度,引出了群速的概念,它在现代量子物理学中也很重要。真空中光的传播速度与频率、光源和观测者的运动无关,是一切物体运动速度的极限速度,它为建立狭义相对论奠定了一定基础。光速的测定是光学乃至整个物理学的重要课题。最早进行光速测量的实验,是由伽利略于1607年提出并实施的。他的实验没有获得任何结果而失败了,但实验表明:如果光速是有限的,那么其速度是非常之大的。     

光速测定的演变

光速(c)是基本的物理恒量之一。它在光学、电学、原子物理学以至天文物理学上都有着极其重要的意义。从历史上来考察一下人类对这一恒量的探讨,也是一件颇饶趣味的事情。光行如闪,人类在很长的年代里一直以为光是以无限大的速度在行进着。到了十六、十七世纪之交,有些先进的科学家们却开始发生疑问:光真的没有一定的速度吗?伽利略(G)Galileo,1564-1642)曾经想用实验的方法来证明光速是一有限值,却没有获得肯定的结果。因为,在实际测定光速时,首先需要测出光在     

由光速不变性直接导出相对论速度相加式

本文导出的平行速度的相对论相加定律，作为光速不变性的一个直接的结果，没有用到洛仑兹变换，也没有求助于长度缩短、时间膨胀或同时性的相对性等现象．     

光脉冲在铷原子蒸汽中的减慢与存储的理论与实验研究

光速是描述光子的诸多特性中的一个重要参量,由于真空中光速不变及粒子的速度上限是光速这二个重要的特性,光速一直是人们关注的问题,也是激励一代又一代科学家不断研究的长期课题.     

邮票上的物理学史——物理光学的发展

光学是和力学同样古老的学科．前面我们已经结合邮票,介绍过伊本·海赛姆、伽利略、牛顿、惠更斯和哈密顿对光学的贡献．邮票上记载着,在牛顿以后到１９世纪中叶麦克斯韦提出电磁理论前后这一段时期内,物理光学有以下几方面的进展．首先是光速的测量．丹麦天文学家罗默（１６４４～１７１０年）于１６７６年利用木卫相继两次发生蚀之间的时间间隔随地球—木星之间距离的变化来测量光速,他得到的光速为２１４０００ｋｍ／ｓ．这个结果虽然偏小,但这是人类历史上第一次测量光速,第一次得出光速是有限的而不是无穷大,仍是很有意义的．图…     

光脉冲通过含有色散与增益型缺陷的一维光子晶体的传播

研究了光脉冲通过含有色散和增益型缺陷的一维光子晶体的传播行为.缺陷的色散与增益性质用Lorentz振子模型描述.随着振子强度的变化，脉冲峰的传播呈现极慢光速和超光速的传播行为，但能量速度小于真空中的光速c.脉冲峰的超前与落后是各Fourier分量在介质中获得了不同的相移和幅度改变后重新相干叠加的结果. 关键词： 光子晶体 缺陷 光脉冲传播 能量速度