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为什么光速通过不同密度的物质时不一样？

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

为什么光速通过不同密度的物质时不一样？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

任何物体的运动，都与其物理背景相关。所谓物理背景，就是由离散的粒子构成的物理空间。例如，鱼的运动空间是水，是由离散的水分子构成的。小鸟飞翔的空间是空气，是由各种气体分子组成的。

那么，物体的运动与空间的密度有何关系呢？以赤脚滑水为例，人之所以能够站在水面上，是因为存在着相对运动，是由速度导致的。而且，体重越大，水的密度越小，则需要滑行的速度就越大。

如果是经典力学的情况，只考虑物体本身的运动，那么该物体的外在能量是以动能的形式存在的，速度与能量相关。如果我们给运动的物体绑上一根橡皮筋，则该物体的能量增加了势能的形式。于是，随着物体的运动，其能量逐渐地由原来的动能转变为势能，表现为速度的不变性。

物体在物理背景中运动时，具体的物理空间就是无形的橡皮筋。只是，该物体相对于空间的势能是需要靠一定的速度来维持的。或者我们可以反向思考，认为是空间将物体的部分动能压缩为势能。而且，空间的密度越大，物体被压缩的动能就越多，从而使该物体在能量不变的情况下，降低了其运动的速度。

光的本质是受到激发的量子，而量子是由普朗克常数h定义和定量的最小粒子，从而使能量具有了不连续性，避免了紫外灾变的发生。由于普朗克常数h是量子的角动量，具有相对于量子能量的不变性，所以光子也具有一定的本征质量和半径。

于是，在我们的宇宙中，最为基本的物理背景就是由不可再分的最小粒子构成的量子空间。因此，光子的能量也有两种不同的存在形式，即动能与势能。由于光子的质量非常小，其绝大多数的能量都被量子空间压缩为势能了。因此，光子能量的增减，主要表现为其相对于量子空间势能的变化，由物理参量频率来度量。这就是光速不变的物理机制。

因此，光速的大小，取决于量子空间的密度。由于宇宙膨胀的本质是空间量子之间的距离增大，所以随着宇宙的膨胀，量子空间的密度亦会逐渐地降低，从而使光子被压缩的势能逐步地释放为动能。于是，光速会随着宇宙的膨胀而逐渐增大，其部分势能转变为了动能。这就是光的膨胀红移。

在上个世纪初，卢瑟福用阿尔法粒子轰击金箔，其意外地发现，只有极小比例的粒子被反射回来。这说明，物质并非实体。原子的体积，仅只是由电子的运动所形成的封闭体系。于是，在原子中仍弥漫着离散的量子，即仍存在着量子空间。所以，原子就好比是量子气球，其里外都是量子空间。

因此，光子进入介质，相当于量子空间的密度增大了。因为，本底量子空间与物体内部的量子空间是可以重叠的。于是，光子在介质中的速度会有所降低，其部分动能被进一步地压缩为势能了。

总之，光子也具有本征质量，其与其他物质的区别仅在于是最为基本的粒子，其质量非常小。因此，光子在量子空间的运动速度，并没有什么特别之处。光速相对于其能量和量子空间的不变性，是由于其质量太小而被量子空间压缩的结果。此外，由于物质不实，其本质上是量子的聚集，相当于量子空间的密度增大。所以，光子通过不同密度的物质（介质）时，其速度会发生相应地改变。光速与物质的密度成反比关系。

回答于 2019-09-11 08:43:50

光本质是电磁波，不同的介质对电磁波的影响不同，所以速度不一样

回答于 2019-09-11 08:43:50

光是一种电磁波，光传播是不需要介质的,真空无阻力,所以传播最快,声音要介质,密度越小,物质间空隙越大,声音就要经过空气,再在介质间传播.光就像飞机,不需要公路,声音就像车,需要路,而且路越好(介质)越快。

我们都知道,光也是一种电磁波,在真空中的速度最快,不需要介质,当然,现在相当部分人认为以太是暗物质,它是光的介质.

光在传播中通过通光物质的时候,不可避免的要产生折射,比如射到电子上,然后电子被激发,同时再释放能量,光的方向改变等.通过原子间缝隙的时候也会发生各种现象,但是这里是解释通光问题,就不对这些问题讨论了。

实际上具体到很微观的很短距离的,没有跟任何物质发生接触的光子上,速度仍然是光速,只不过受到介质原子电子等的影响,激发释放过程的时间消耗,以及实际上光跑的总距离的增大,才是影响光子在介质中速度的主要原因。









回答于 2019-09-11 08:43:50

因为光是电磁波，光的传播不需要介质。光在真空中和任何透明介质中传播速度都不变，都是真空中速度C。光在不同密度介质中传播，实测速度变慢了，是表面现象。实质光的频率波长不变，速度不变。是走了折线路程。路程增加了，所以光速不变。穿过介质后回到真空，一直都是光速C。光速就是电磁场速，永恒不变。现在只发现可以改变电磁场传播方向，尚未发现可以改变电磁场速的事实和方法。任何情况下，光速永恒不变。

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