电磁波速度可以大于光速c吗?

我们都知道狭义相对论有任何物体的运动速度小于c的结论,(本文中把真空中的光速简写为c),根据因果关系不能颠倒的要求,狭义相对论又有任何信号传输速度不大于c的结论。我们还知道电磁波在真空中速度为c,在介质中速度为c/n,而n>1,电磁波可以传输信号,能否得出结论:电磁波速度不能大于c呢?本文将通过对波速的讨论,论证在两种情况下,电磁波的相速可以大于c,但是电磁波传输信号的速度仍不大于c。 一、相速和群速 许多光学书上都有相速和群速的讨论,因此,我们只简单地叙述与本文有关的内容。 园频率为。,波长为A;波数为七一2。/几,振幅为人,沿X…     

用光学吸收法测量钠蒸汽的原子密度

原子蒸汽密度对解释原子碰撞的实验数据很为重要,特别是对于碱金属(如钠、铷等)更是如此。利用光抽运实验,能够研究它们的碰撞情况。通过共振线的吸收系数可以测量蒸汽密度。设此共振线的波数为ν,光强为I_ν~0,它通过长度为L的吸收泡后的光强为I_ν,则由吸收定律: I_ν=I_ν~0e~(K_νL) (1)可定出吸收系数K_ν;对整个吸收线的积分可得到吸收泡中的原子密度。∫K_νdν=(λ_0~2g_2/8πg_1cτ)·N (2)其中,λ_0是吸收线中心波长;g_1和g_2分别是相应吸收线激发态和基态的统计权重;c为真空中的光速;τ是激发态原子的寿命;     

空气折射率测量装置

1983年第17届国际计量大会通过“米’划新定义 是基于光在真空中的速度 C.“1m 是光在真空中1s/ 299792458的时间间隔内所经过路径的长度”.从定 义出发测量长度,可以得到最准确的量值,但是一般测 量只能在空气中实现.空气中光速v和真空光速c之 间有以下关系:v=c/n, 式中n是空气折射率. 因此,大地测量中的光波测距仪和长度测量中的 激光干涉仪,在测量时必须同时测定该时刻的空气折 射率值.上述仪器的测量精度很大程度上依赖于空气 折射率的测量精度. 现在配备在上述仪器上的装置是三个空气参量 (气压、温度和湿度)传感器.根据三者测量值由…     

光压与光压推进

 2005年6月21日,美、俄科学家向太空发射了人类历史上第一艘太阳帆飞船---“宇宙一号”(由于搭载的火箭引擎故障,在发射后不久失踪)。这艘耗资400万美元、总重量为50千克的飞船,由8片各15米长的超薄三角形聚酯薄膜帆板组成,呈风车状,总面积达600多平方米,帆板表面上涂满了反射物质;它利用光压推进,无须携带任何燃料,只要有阳光存在,它就能获得动力加速飞行。光子与光压光子是静止质量为零的中性粒子,是光和电磁波能量、动量的携带者,其能量E=hυ、动量p=hλ=hυ/c(h为普朗克常数,υ为光的频率,λ为光的波长)。真空中,每个光子都以光速c=3×10⁸米秒-1运动。     

2019年亚洲物理奥林匹克竞赛理论第一题解答

第一部分:同轴电缆的集总元件模型问题1.1真空中的光速为c0=1√ε0μ0,c0为真空中的光速。介质中的光速为.     

6328埃氦氖激光器的频率稳定

本文介绍了６３２８埃氦氖激光器频率稳定的原理．对激光稳频器进行了分析,提出了各个环节的要求及所需采取的措施．利用鉴频曲线对稳频系统进行了测量,得到的长期稳定性优于４　×１０－９．给出了与目前长度基准８６Ｋｒ波长比对的结果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　λ真空＝６３２９．９１４１６埃（２０Ｎｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　λ真空＝６３２９．９０２２３埃（２２Ｎｅ）     

《广义相对论入门讲座》连载——时间与空间

1坐标钟与标准钟对于弯曲时空的任意坐标系x~μ(μ=0,1,2,3),如果视x0为时间坐标,则以速率t=x~0/c运行的钟,叫坐标钟.t称为坐标时间.c是平直时空中的真空光速.     

光压效应及其应用

 一、光压效应光的本质是电磁波,电磁波不仅具有能量,而且具有动量。设光子速度为c,频率为v,波长为λ,则光子的能量和动量分别为:E=hv.     

关于色散介质中的光速问题

近年来关于所谓的"超光速"现象的实验与理论引起了广泛的关注,得到了很多不同的讨论[1,2].这源于在特殊的介质里,一个光脉冲的各个单色模式虽有小于真空中光速c的相速度,其群速度却可以大于c,甚至变为负值.这使人们设想是否可利用此现象进行"超光速"的信息传送?但这样一来是否违背了爱因斯坦的相对论?     

在CT-6B托卡马克上用氰化氢激光测量电子密度

用远红外激光测量等离子体电子密度的原理,曾有过报道.当一束远红外激光通过等离子体时,因为等离子体的折射率n<1,即在等离子体中电磁波传播的相速度大于光速c,所以远红外激光通过等离子体之后,其相位比通过同样的真空路程有一个移动.设这个相位移动为△Φ,则有式中c为光速,e为电子电荷,me为电子质量,。为远红外激光频率,L为光束通过等离子体的距离,刀杠)为。处的电子密度.*)式要 Iffxel。\tx-、,- v x～M(DNtn,Hopton“I——I,eq\InwhJ[]U*、————一口】7广下I 一pL J””“”“——“”一 \m,,本征频率. 对于氰化氢(HCN)激光,波…     

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。     

实验检验光子静止质量的研究进展

爱因斯坦狭义相对论的基本假设之一是光速不变性,其直接推论就是光子的静止质量必须为零,因此实验检验光子是否具有非零的静止质量一直备受关注.非零光子静止质量以Proca方程组为基础,其实验检验主要针对真空光速(频率)色散效应、库仑反平方定律和安培环路定律的偏离、寻找纵向电磁波以及磁偶极场的Yukawa势等几个方面.文章作者所在的实验小组采用精密扭秤调制方法将国际上同类实验结果提高了2个数量级,给出光子静止质量上限为mγ≤1.5×10-52g.对光子静止质量的实验检验,也是对光速不变原理的一种检验,即使光子仅有非常微小的静质量,如一旦得到实验的检验,将会对整个物理学的发展产生巨大而深刻的影响.     

在BEPC上建造γ束线站的分析

考虑电子的反冲并利用康普顿散射,研究了激光同步辐射光源(LSS)辐射的光子波长、光子能量。结果表明,对于不同的γ,LSS辐射的光子波长和能量有不同的近似公式。当γ<<λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λ1/4γ2,能量(εc2≈4γ2εc1;当γ>>λ1/4λe时,LSS辐射的光子波长λ2≈λe/γ,能量cε2≈m0γc2;结果表明,LSS辐射的条件是种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm;LSS辐射的极值波长是λ2m ax=h/m0γv,极值能量是cε2m ax=βeε;本文后半部分提出了利用北京正负电子对撞机的强流高亮度电子束与激光的康普顿背散射产生单色γ射线的建议。     

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…     

二维三角格子光子晶体的带隙结构

用平面波展开法对二维光子晶体的电磁波理论及周期排列的电介质中电磁波的Bloch波解进行了详细的推导,计算出以GaAs为背景的空气柱构成的二维三角格子光子晶体的能带结构,研究了H偏振和E偏振带隙宽度随填充比f的变化.计算结果表明,当f=0.8时,H偏振和E偏振出现重叠的最大绝对光子带隙,带隙位于0.458-0.529ωe(ωe=2πc/a,a为晶格常数,c为光速),带隙宽度为0.071ωe,相应的带隙波长范围为472.6-545.9nm,处于可见光波段.     

迅速发展的中国射电天文学

 物理学告诉我们;光和广播、电视讯号有相同的属性,都是以光速传播的电磁波,其差异只在于波长,或者说频率。天体的辐射与活劫现象覆盖由低频电磁波至高频r射线的整个电磁波谱。在现代天文学出现之前,千百年来人类是通过波谱中波长由4000至9000埃(1埃为100亿分之一米)狭窄的一段可见光窗口去观察宇宙的。     

非球面透镜在两波长间的补偿检验

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长(λ=1053nm)与检测波长(λ=632.8nm)之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ(λ=632.8nm),可满足元件的精度要求。     

利用非锁定飞秒激光实现太赫兹频率的精密测量

频率是电磁波最重要的一个基本物理量,随着THz技术的发展,在光源研制、宽带通信、超精细光谱测量等领域都对THz频率的高精度侧量提出了要求.传统的Fabry-Perot干涉法与外差探测法难以实现THz频率的高精度测量,频率梳方法虽然测量精度很高,但测量系统复杂.本文提出一种利用重复频率自由漂移的飞秒激光器实现太赫兹频率精密测量的新方法.通过对非锁定的飞秒激光器的重复频率和THz拍频频率进行同时连续采集与计算,得到被测THz频率,测量精度可以达到10~(-10)量级无需对飞秒激光重复频率进行复杂的锁定控制,测量系统大大简化.     

光速的精密测量──长度和时间基准的统一

一、引 言 光速是一个最基本的物理常数,因此,光速的精密测量问题不但是光学中的一个重要问题,也是物理学中的一个很重要的问题. 最初测量光速的方法是根据天文方面的观测,首先是由丹麦天文学家罗麦(1676)用观测木星的卫星蚀的方法测量的.后来,布喇得雷(1728)又从观测光行差的方法来测量.用天文观测的方法准确度(只有百分之几)比较低,因此后来就发展了用实验室方法来测量光速. 实验室方法最早是斐索(1849)的遮断法,之后是傅科(1862)的旋转镜法,当时测量的准确度都很低,只有几百千米/秒的量级(即千分之几的准确度).1926年,迈克尔逊将旋转镜法…     

基于微波段电子自旋共振测量电磁波的传播速度

当电子自旋共振发生在微波段时,根据微波段电子自旋共振条件,并使用电子顺磁共振谱仪和微波元件(波导管、谐振腔、短路活塞、环行器)等实验仪器测量出微波的波导波长,可以计算出真空中微波的波长.利用特斯拉计测量出共振时的磁感应强度,从而计算出了电磁波的传播速度.