Prędkość światła kontra dźwięk
Prędkość światła i prędkość dźwięku to dwa bardzo ważne aspekty fal omawiane w fizyce. Te pojęcia mają ogromne znaczenie w dziedzinach od komunikacji po teorię względności, a nawet mechanikę kwantową. W tym artykule postaram się porównać i omówić różnice między prędkością dźwięku i światła.
Prędkość dźwięku
Aby zrozumieć znaczenie prędkości dźwięku, należy najpierw zrozumieć dźwięk. Dźwięk jest w rzeczywistości falą. Aby być precyzyjnym, dźwięk to fala podłużna. Fala podłużna oscyluje cząstki tak, że oscylacja jest równoległa. Amplituda tych oscylacji decyduje o intensywności dźwięku (jak głośny jest dźwięk). Oczywistym jest, że do wytworzenia dźwięku potrzebne są mechaniczne drgania. Dźwięk można uznać za zestaw impulsów ciśnienia. Należy zauważyć, że dźwięk zawsze wymaga środka transportu. W próżni nie będzie dźwięku. Prędkość dźwięku jest definiowana jako odległość, jaką fala dźwiękowa pokonuje przez elastyczny ośrodek w jednostce czasu. Prędkość dźwięku w medium jest równa pierwiastkowi kwadratowemu współczynnika sztywności podzielonemu przez gęstość medium (v=(C / ρ)1/2). Istnieje kilka eksperymentów mierzących prędkość dźwięku. Niektóre z tych metod to metoda pomiaru czasu pojedynczego strzału i metoda lampy Kundta.
Prędkość światła
Prędkość światła jest bardzo ważnym pojęciem we współczesnej fizyce. Uważa się, że jest to jedyny absolutny parametr we wszechświecie. Zgodnie z teorią względności prędkość światła jest maksymalną prędkością, jaką każdy obiekt może hipotetycznie uzyskać. Można wykazać, że każdy obiekt posiadający masę spoczynkową nie może osiągnąć prędkości światła, ponieważ wymaga nieskończonej ilości energii. Aby uzyskać pojęcie o prędkości światła, niezbędne jest dobre pojęcie o świetle. Światło jest formą fali elektromagnetycznej. Nie wymaga nośnika do podróży. Jednak teoretycznie sugeruje się i praktycznie udowodniono, że światło ma również charakterystykę cząstek. Jest to znane jako dualizm falowo-cząsteczkowy materii. Każda sprawa ma tę dwoistość. Jak wspomniano wcześniej, teoria względności sugeruje, że prędkość względna między dowolnymi dwoma obiektami nie może przyjmować prędkości wyższych niż prędkość światła. Działa to jako naturalna granica. Należy zauważyć, że prędkość światła może zostać zmniejszona ze względu na impedancję medium. Powoduje to zdarzenia, takie jak załamanie. Kolor światła zależy od długości fali. W cząsteczkowej teorii światła fale świetlne przychodzą w małych pakietach, znanych jako fotony. Wartość prędkości światła w wolnej przestrzeni wynosi 299 792 458 metrów na sekundę. Wartość tę można uzyskać kilkoma metodami. Metody te obejmują metodę Romera, która wykorzystuje obiekty astronomiczne do pomiaru prędkości. Kilka metod mierzy oddzielnie częstotliwość i długość fali kilku wiązek światła i wykorzystuje je do obliczenia prędkości światła.
Jaka jest różnica między prędkością światła a prędkością dźwięku?
• Dźwięk nie może przemieszczać się w próżni, podczas gdy światło może.
• Prędkość światła w próżni to najwyższa prędkość, jaką może uzyskać każdy obiekt. Prędkość dźwięku nie ma takiego znaczenia.
• Prędkość dźwięku jest zawsze mniejsza niż prędkość światła.
