光速到底为什么不变?爱质疑的科学家们怎么就接受了这个不太符合常识的现象了,要知道在空中、水中、玻璃中它都是变化的,难道这

来源：学生作业帮编辑：搜狗做题网作业帮分类：物理作业时间：2024/07/30 14:40:35

光速到底为什么不变?
爱质疑的科学家们怎么就接受了这个不太符合常识的现象了,要知道在空中、水中、玻璃中它都是变化的,难道这三个环境中的时间也不同?

1、所谓“光速不变”,它是指对于任何参考系而言,真空中的光速是不变的.
2、这种说法的起因是,牛顿时代的速度叠加原理告诉我们：假设一辆火车速度为V1,车上人走的速度为V2,那么人相对地面的速度就是V=V1+V2.于是有人提出,在飞行的火箭上射出一束光,那么这束光的速度就能超越光速了.
3、但是爱因斯坦考虑了时间和空间的相对性后,根据洛伦茨变换推出相对论下的速度叠加公式为：V=（V1+V2)/（1+V1V2/C^2）,通过上式可以看出,不管参考系以什么速度运动（当然参考系的速度不能大于光速,这违背相对论）,光的速度还是C,不变.假设火箭的速度是0.6倍光速（即0.6C）,火箭射出的光束速度是C,代入上式,速度叠加后光束的速度还是C.
这就是为什么光速不变.
4、你说的空中、水中、玻璃中光速改变,那就涉及到另外一个问题了.光在真空中速度最快,为什么在介质中速度降低?因为光是电磁波,它是由相互振荡的电场和磁场构成,电磁波在真空中无任何影响下,速度最快.但电磁波在介质中时,受到介质的介电常数和磁导率的影响,电场和磁场振荡频率会发生变化,因此光的速度就相应发生变化.
电磁波在介质中的传播速度公式为v=1/（√εμ）.
再问：我不理解的就是光速在解释不同问题的时候为什么没有一个统一起来的概念，这就好像是为了使自己合理而提出的公理，光速在时空观上的解释似乎和它在介质中传播速度的实事相矛盾啊
再答：真空中的光速是电磁场的本质属性，而介质中的光速反应的是介质对电磁场的影响。不觉得有什么矛盾啊？
再问：本质是什么？是事物本身所固有的根本的属性，是事物中常在的不变的形体。就是因为介质能改变光的本质才觉得这本质不对啊。
再答：举一个最简单的例子：物体在不受外力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，这就是物体的本质属性。但在有外力作用时，物体的运动状态就会发生改变，这就是物体在有外界扰动时的反应。这两者并不矛盾啊。再回到光速的例子，光速在没有外界干扰的情况下是常数C，这是光的本质属性。因为有了外界媒质的干扰，就表现为速度降低，这是光对于外界干扰做出的反应。并不矛盾。再举一个例子：一张白纸，当红光照上去，它反映出红色；当蓝光照上去，它反映出蓝色；当绿光照上去，它反映出绿色。这张纸的本质是白色，难道红光照上去纸的本质就变了？撤去红光后，纸还是白色，这就是纸的本质。同样，光速在介质中因为电场和磁场受到干扰，速度降低，但是当这束光从介质中重新回到真空中时，光速又回复到C，这就是光的本质。

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