光一秒繞地球幾圈
7.5圈。
光是能量的一種傳播方式。光源之所以發出光,是因為光源中原子、分子的運動,主要有三種方式:熱運動、躍遷輻射(包括自發輻射和受激輻射),以及物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光輻射。
地球周長約平均圓周長 40,041.47 km 光一秒執行約30萬km,300000÷40041.47≈7.5(圈),光一秒可繞地球7.5圈。
蘇格蘭物理學家詹姆士·克拉克·麥克斯韋——19世紀物理學界的巨人之一的研究成果問世,物理學家們才對光學定律有了確定的瞭解。從某些意義上來說,麥克斯韋正是邁克爾·法拉第的對立面。
法拉第在試驗中有著驚人的直覺卻完全沒有受過正式訓練,而與法拉第同時代的麥克斯韋則是高等數學的大師。他在劍橋大學上學時擅長數學物理,在那裡艾薩克·牛頓於兩個世紀之前完成了自己的工作。牛頓發明了微積分。微積分以“微分方程”的語言來表述,描述事物在時間和空間中如何順利地經歷細微的變化。
海洋波浪、液體、氣體和炮彈的運動都可以用微分方程的語言進行描述。
麥克斯韋抱著清晰的目標開始了工作——用精確的微分方程表達法拉第革命性的研究結果和他的力場。
麥克斯韋從法拉第電場可以轉變為磁場且反之亦然這一發現著手。
他採用了法拉第對於力場的描述,並且用微分方程的精確語言重寫,得出了現代科學中最重要的方程組之一。它們是一組8個看起來十分艱深的方程式。世界上的每一位物理學家和工程師在研究生階段學習掌握電磁學時都必須努力消化這些方程式。隨後,麥克斯韋向自己提出了具有決定性意義的問題:如果磁場可以轉變為電場,並且反之亦然,那若它們被永遠不斷地相互轉變會發生什麼情況?麥克斯韋發現這些電—磁場會製造出一種波,與海洋波十分類似。令他吃驚的是,他計算了這些波的速度,發現那正是光的速度!在1864年發現這一事實後,他預言性地寫道:“這一速度與光速如此接近,看來我們有充分的理由相信光本身是一種電磁干擾。”這可能是人類歷史上最偉大的發現之一。
有史以來第一次,光的奧祕終於被揭開了。麥克斯韋突然意識到,從日出的光輝、落日的紅焰、彩虹的絢麗色彩到天空中閃爍的星光,都可以用他匆匆寫在一頁紙上的波來描述。
今天我們意識到整個電磁波譜——從電視天線、紅外線、可見光、紫外線、X射線、微波和γ射線都只不過是麥克斯韋波,即振動的法拉第力場。
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