你說光子從誕生那刻起需經過多長時間、多長距離才能達到光速?
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09-13
光子是沒有靜止質量的粒子,所以無需一個力來把光子從速度為零加速至光速,這與我們所理解的普通物質存在巨大的差異。由於沒有靜止質量,光子只能以光速運動,而其他擁有靜止質量的物體是無法加速到光速,因為物體運動時的質量和速度存在如下的關係:
而當速度無限趨於光速時,運動質量隨之變得無限大,所以速度不可能繼續加速到光速。相比之下,光子沒有靜止質量,在產生的一瞬間速度就已經是光速,不需要任何加速力,這不同於擁有靜止質量的物體。無論參照系如何變化,光速都是不會改變的,依然還是原來的大小,而普通物體的速度大小則與參照系的選擇有關。例如,一列火車以速度u勻速運動,甲以速度v沿著火車前進的方向運動,則在地面的觀察者看來甲的速度為u+v(這裡u、v遠小於光速,使用伽利略變換即可),而在火車上的觀察者看來甲的速度為v。
如果火車在前進的方向上發射出一束光線,不管是在地面還是火車上的觀察者都會測得這束光的速度為c,這就是光速不變原理。此外,光是電磁波的一種,其他電磁波還包括微波、紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線等。就像光一樣,其他電磁波也是在產生的一瞬間就已經達到光速,因為它們都沒有靜止質量。
從波的角度來說,從誕生起,就是光速。因為波的傳播速度等於波長乘頻率,都是它的固有特性,在同一介質內,不會發生變化,所以它沒有加速過程。從粒子角度,因為光子沒有靜止質量,也無從加速或減速。
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