C로 표시되는 진공 상태에서 빛의 속도는 보편적 인 상수입니다. 그러나 광자 (빛의 입자) 가이 속도로 어디에서나 이동할 필요는 없습니다.
광자와 해적은 공통점이 무엇입니까?
둘 다“C”로 여행합니다!
물론 "C"는 빛의 속도입니다!
그러나 광자가 항상 진공 상태에서 빛의 속도로 여행하는 것이 사실입니까?
이 질문에 올바르게 대답하기 전에 이해해야 할 몇 가지가 있습니다.
기본으로 돌아 가기
Albert Einstein의 광전 이론에 따르면, 빛은 지속적으로 방출되는 것이 아니라 광자라고 불리는 개별적이고 양자화 된 에너지 패킷에서 방출됩니다. 기본적으로 광자는 가장 작은 개별 전자기 방사선이며, 이는 질량이 없습니다.
광자는 파도와 입자라는 측면에서 이중성을 보여줍니다.
De Broglie의 가설에 따르면 광자는 파도와 입자라는 점에 주목하는 것은 흥미 롭습니다. 광자는 또한 파도와 입자의 특성을 나타냅니다. 광자는 파괴, 회절 및 간섭의 파도와 같은 현상뿐만 아니라 광전 효과 및 compton 산란의 입자와 같은 현상에 참여한다.
.전자기파의 전파
광자 자체는 전자기 방사선의 한 형태이기 때문에, 우리는 전자기파의 전파에 대해 조금 더 깊이 파고 들어야한다.
.전자기파는 전기와 자기장 벡터가 서로 수직 인 전기장과 자기장 사이의 진동의 결과로 생성됩니다. 전자기 파의 전파 방향은 전기 및 자기 성분 모두에 수직입니다.
전자기파에서 전기 및 자기장은 서로 수직으로 진동합니다 (사진 신용 :UDAIX/ShutterStock)
Maxwell의 방정식에서 매체를 통한 전자기파의 속도는 다음과 같이 얻어집니다.
여기서 "C"는 진공 상태에서 빛의 속도를 나타내며, 초당 300,000km입니다.
ξ는 배지 μ의 유전 상수를 나타냅니다.
따라서, 상기 방정식으로부터, 진공을 통한 빛의 속도 (전자기파 자체)는 일정한 양이지만, 매체를 통한 전자기파의 속도는 매체의 특성에 의존한다는 것이 분명하다.
.세계의 모든 광자를 같은 속도로 움직입니까?
위의 방정식에서, 우리는 이미 광자가 전자기파라는 것을 이미 알고 있기 때문에이 질문에 대한 답은 아니오라는 것이 분명합니다.
.광자의 속도는 광자와 배지의 입자 사이의 상호 작용으로 인해 전파되는 배지의 특성에 의존한다.
.동시에, 진공 상태에서의 속도는 광자의 에너지 또는 주파수에 의존하지 않는다는 점에 주목하는 것이 흥미 롭습니다. 예를 들어, 진공을 통한 에너지 자외선의 속도는 에너지 적 적외선 광선과 동일합니다. 그것은 항상 보편적 인 상수 'C'이며 초당 300,000 킬로미터입니다.
광자가 광학적으로 희귀 한 곳에서 광학적으로 더 밀도가 높은 배지 (예 :공기에서 유리)로 이동하면 매체의 입자에 의해 제공되는 광자 경로의 폐쇄가 증가하여 속도가 감소합니다. 그러나 그 주파수는 변경되지 않습니다. 반대로 반대는 광학적으로 밀도가 높은 곳에서 광학적으로 더 희귀 한 매체 (예 :유리에서 공기에서 공기까지)를 이동할 때 발생합니다. 이 경우 광자 속도가 증가합니다.
한 매체에서 다른 매체로의 굴절로 인해 빛의 속도가 변하기 때문에 (사진 신용 :Amalakanti satya sarada/shutterstock)
광자가 Bose-Einstein의 응축수라고 불리는 이상한 형태의 물질에 주입되면 시간당 25km 정도 느리게 이동할 수 있습니다. Bose-Einstein의 응축수에는 무시할만한 에너지가있는 매우 시원한 원자가 들어 있습니다. 이 원자는 양자 상태에서 작동하며 이상한 특성을 나타냅니다. 광자가 이들 원자와 충돌하면, 이들은 Polaritons라는 하이브리드 입자로 전환되어 양성자보다 느리게 이동합니다. 실험에 따르면 Bose-Einstein의 응축수는 일시적으로 조명을 저장할 수 있습니다!
광자 속도로 여행하면 어떻게됩니까?
DC Comic의 캐릭터의 번개 속도와 슈퍼 히어로 의상은 어린 시절에 당신을 매료시키고 빛의 속도로 여행하는 꿈을 꾸고 마음을 불러 일으켰지 만 가능합니까? 빛의 광자 속도로 여행 할 때 정확히 어떻게됩니까?
상대성 이론에 따르면, 속도가 증가함에 따라 질량이 증가합니다. 따라서 빛의 속도로 여행 할 때 덩어리가 무한 해지고 주변의 상황이 느려지는 것처럼 보입니다. 즉, 정상적인 상황에서 상대방보다 느리게 나이가들 수 있습니다. 이것을 '시간 확장'이라고합니다. 즉, 빠르게 움직이는 물체에 시간이 느리게 흐릅니다. 이 가설은 우리의 물리적 제한으로 인해 달성하기가 불가능합니다. 그러므로 인간을위한 빛의 속도로 여행하는 것은 불가능합니다.
빛이 들어 보겠습니다!
빛은 종종 우주에서 가장 단순한 입자로 간주되지만, 빛이 거의 50 만 년 동안 자유롭게 이동할 수 없다는 것을 알고 있습니까? 빛은 가시성의 원천이기 때문에 주변에 어둠이 있다고 말하는 것이 적절합니다. 빅뱅 이후 우주가 광자가 자유롭게 이동하고 자유롭게 퍼질 수있을 정도로 충분히 확장 된 것은 꽤 오래 걸렸습니다.
광합성,이 빛나는 에너지는 환경의 신진 대사에 필요합니다. srcset ="https://www.scienceabc.com/wp-content/uploads/2021/11/solar-radiation-is-radiant-energy-from-the-sun.jpg 1000w, https://www.scienceabc.com/wp-content/uploads/11/solar-radiation-is-radiant-energy-from-the-300x172.jpg 300w, https://www.scienceabc.com/wp-content/uploads/2021/11/solar-radiation-is-radiant-energy-from-the-sun-768x440.jpg 768w "size ="(Max-width :1000px) 100px, 10 분의 평균 2 초에 걸쳐 8 초가 걸리고 20 초가 걸립니다. 진공 청소기 (사진 크레딧 :Nasky/Shutterstock)
그래서, 매우 빠르거나 느리거나 전혀 움직이지 않는 빛이있는 한, 우리의 삶은 더 쉽고 우리 주변의 세상이 밝습니다!
