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特殊相对论如何运作

经过:约翰·扎维萨(John Zavisa)

光的特征

随着光线通过太空行进,它通常以一种或另一种形式遇到重要的事情。我们都应该熟悉反射,因为当灯光像镜子一样撞到光滑的闪亮表面时,我们会看到明亮的反射。这是光线以某种方式与物质相互作用的一个示例。当光从一个介质到另一种介质传播时,光线会弯曲。这称为折射。如果介质在光线的路径中弯曲光或阻断其某些频率,我们可以看到单独的颜色。一种彩虹例如,当太阳的光随空中的水分隔开时,就会发生。水分弯曲了光线,从而将频率分开,并使我们能够看到光谱的独特颜色。棱镜也提供了这种效果。当光从某些角度撞击棱镜时,光将折射(弯曲),从而使其分为单个频率。这种效果是由于棱镜的形状和光的角度而发生的。

如果您仔细观察光波进入第二图中的棱镜时会发生什么,您会注意到它会弯曲。这种弯曲之所以发生,是因为光线在空气中的传播速度比通过棱镜更快。当波的下部进入棱镜时,它会减慢。由于波的上部(仍在空中)的行驶速度比下部的速度快,因此波浪弯曲。同样,随着波浪退出棱镜,上部首先退出并开始比仍在棱镜中的下部更快地行驶。这种速度差异导致波再次弯曲。想想滑板骑手走上车道。如果骑手转身进入草地,他的身体将向前伸出,如果他原本足够快地行驶,他的身体实际上会飞出木板。这类似于光线经过不同介质的弯曲。滑板和骑手以相同的速度移动,直到车轮撞到草。 Now suddenly, the skateboard is traveling slower than the rider is, so the rider begins to bend forward (the rider is trying to continue traveling at the same speed he was before the wheels hit the grass).

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既然我们对光的组成有所了解,我们可以开始解决“光速”的解释概念。由于光本身只是电磁辐射的一种形式,因此光速只是谈论一般电磁辐射速度的一种简单方法。如果您考虑一下,光速是“信息速度”。我们无法承认,直到有关该事件的信息传达给我们之前,已经发生了事件。该信息包含在事件中通过无线电信号,闪光等的电磁辐射中包含的信息。任何事件都只是空间和时间的发生,并且可以向外发射有关事件的任何信息,因为某些事件的辐射是向外发出的。种类。事件的信息(电磁辐射)在真空中以186,000英里/秒的速度行驶。如果您想象一条长火车开始从停车位置向前移动,那么您不会期望最后一辆汽车会立即开始行驶。在最后一辆汽车开始被拉动之前,有很多时间过去了。因此,最后一辆汽车“接收”第一辆汽车正在移动和拉动的信息有预期的延迟。 This delay is analogous to the transfer of information in special relativity, but SR only imposes an upper limit on the speed of the information; the speed of light. You can make the train example as detailed as you like, but regardless, you will always find that there can be no reaction without a time delay of at least the speed of light between the action and reaction. In the special relativity section we will further discuss the importance of this speed.

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