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电的传播速度和光速一样快,它们是如何测出来的?

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电的传播速度和光速一样快,它们是如何测出来的?


        

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  • 2006-06-25 16:56:22
      楼上的各位朋友:
        你们回答问题要全面细致哈。问题是“电的传播速度和光速一样快,它们是如何测出来的?”,不要忘了“电”。虽然你们对光速的测量的回答还是比较正确的,但是电的速度的测量问题还是要继续回答的。
        应该说电的传导速度和光的传播速度是一样的,因为它们都是通过变化的电磁场来进行传播的,电磁波的传播速度就是光速,可见光是电磁波的一种。
      但电子在导体中的运动速度一般都大大低于光速,因为有物质形成的阻力。因为电子有质量,所以电子在真空中的运动速度也只能接近光速,而不能达到光速。 平常我们总说“电”的传播速度是非常快的,例如,北京与上海通电话,只要电路一通,双方马上就能听到声音;又如一幢大楼,只要总闸刀合上,不管通连每盏电灯的电路是多么的迂回曲折,整个大楼里的电灯总会瞬时通亮。
      这些都是无可辩驳的事实,问题是这里所说“电”的传播速度指的是什么?是否就是导体中自由电荷的定向运动速度?事实上,有好多人就是这样认为的。必须指出,这种观点是错误的,因为它自觉不自觉地混淆了电荷运动速度与“电”的传播速度(即电场的传播速度)的区别。
      为了能把电荷定向运动速度与电场传播速度区别开来,首先,让我们来定性地描述一下金属导电的微观图像。   当导体内没有电场时,从微观角度上看,导体内的自由电荷并不是静止不动的。以金属为例,金属中的自由电子好像气体中的分子一样,总是在不停地作无规则热运动。
      电子的热运动是杂乱无章的,在没有外电场或其他原因(如电子数密度的或温度的梯度)的情况下,它们朝任何一方运动的几率都一样。设想在金属内部任意有一横截面,那么,在任意一段时间内平均由两边穿过截面的电子数相等。因此,从宏观角度上看,自由电子的热运动没有集体的定向运动效果,并不形成电流。
       自由电子在作热运动时,还不断地与金属晶体中点阵上的“原子实”碰撞,这就使电子跑迂回曲折的路线,如果在导体中加上电场(接上电压),导体中的自由电子似乎逆着电场发生了“漂移”。这漂移速度实际上就是电子热运动速度和在电场作用下的定向运动速度之和的统计平均值。
      理论上可推证,漂移速度是电子在两次碰撞(与原子实)之间的平均自由飞行时间。这种漂移速度就是我们平常所说的导体中电荷定向运动的速度.正是这种宏观上的漂移运动形成了宏观上的电流。 如果按漂移速率来计算,在距电灯遥远的地方接通电源,电灯似乎要很久以后才会亮起来。
      这个问题应这样来解释:因为自由电子的漂移速度的方向和大小是受外加电场的大小和方向控制的,外加电场的方向和大小改变时,自由电子的漂移速度大小和方向相应地跟着改变。故实际上导体中起作用的速度并不是漂移速度而是电场的传播速度,其极限值可以达到3*10E8米/秒。
      金属导线中各处都有自由电子,只是在未接通时,导线处于静电平衡状态,体内无电场,自由电子没有定向漂移,从而导线中也无电流。但只要电路一接通,电场就会把场源变化的信息以3*10E8米/秒的速度很快传播出去,迅速达到重新分布,电路各处的导体里很快建立电场,推动当地的自由电子定向运动,形成电流。
       太高深了,我都说晕了。 。

    吃***

    2006-06-25 16:56:22

其他答案

    2006-06-26 07:39:16
  • 电的理想传播速度和光在真空中速度一样,光是一种电磁波,而电的速度其实是电场的传播速度,也是电磁波的速度,所以说他们是一样的了

    j***

    2006-06-26 07:39:16

  • 2006-06-26 01:59:55
  • 电的理想传播速度和光在真空中速度一样,光是一种电磁波,而电的速度其实是电场的传播速度,也是电磁波的速度,而不是电子的传播速度 
    光速的最现代话的测量方法是在真空中测量激光的速度, 准确地说光和电场的传播速度一样。至于光速的测定看这儿好了
      
    

    a***

    2006-06-26 01:59:55

  • 2006-06-25 23:32:19
  • 不错

    钢***

    2006-06-25 23:32:19

  • 2006-06-25 22:20:44
  • 拿两分

    不***

    2006-06-25 22:20:44

  • 2006-06-25 20:58:27
  •   第一个尝试测量光速的,也是伽利略。他和他的助手在夜间相隔数公里远面对面地站着,每人拿一盏灯,灯有开关(注意当时还没有电的知识,更没有电灯。)当伽利略在某个时刻打开灯,一束光向助手方向射去,助手看到灯后马上打开自己的灯。伽利略试图测出从他开灯到他看到助手开灯之间的时差,从而算出光速。
      但这个实验失败了,因为光传播速度太快,现在知道,要想通过这种方法测出光速,必须能测出10-5秒的时差,这在当时是完全不可能的。 第一个比较正确的光速值,是用天体测量得到的。1675年,丹麦天文学家罗麦注意到,木卫消失在木星阴影里的时间间隔逐次不同,它随着各次卫星掩蚀时,木星和地球之间距离的不同而变长或变短。
      他认识到这是由于在长短不同的路程上,光线传播需要不同时间。根据这种想法,罗麦推算出c=2×108米/秒。 直到1849年,地面实验中才有较好的光速测量。当时,法国物理学家斐索利用高速齿轮进行这项工作。1862年,傅科成功地发展了另一种测定光速的方法,他用一个高速转镜来测量微小的时间间隔。
      下图是经过改进后的实验装置示意图。转镜是一个正八面的钢质棱镜,从光源S发出的光射到转镜面R上,经R反射后又射到35公里以外的一块反射镜C上,光线再经反射后回到转镜。所用时间是t=2D/c。在t时间中转镜转过一个角度。实验时,逐渐加快转镜转速,当转速达到528转/秒时,在t时间里正好转过1/8圈。
      返回的光恰恰在棱镜的下一个面上,通过半透镜M可以从望远镜里看到返回光线所成的像。用这种方法得到c =299,796±4公里/秒。 近代测量光速的方法,是先准确地测量一束光的频率v和波长λ,然后再用c=vλ来计算。1973年以来,采用以下的光速值 c =299,792,458±1。
      2米/秒。 顺便指出一点:各种测量光速的方法,得到的结果都很一致,这也成为光速不变性的一个有力佐证。 。

    浪***

    2006-06-25 20:58:27

  • 2006-06-25 20:12:00
  • 用麦克斯韦的电磁理论通过方程计算的。就是把频率与波长相乘就是光速或电流速度

    y***

    2006-06-25 20:12:00

  • 2006-06-25 16:38:19
  • 呵呵!好复杂...

    风***

    2006-06-25 16:38:19

  • 2006-06-25 08:30:26
  • 楼上频率的又讲错了,光速是用麦克斯韦的电磁理论通过方程计算的不假,不过与波长相乘就是光速或电流速度这种说法是典型的倒因为果,其实是真空中的电介常数与磁介常数之积开方再取倒数,随便一本大学物理的电磁学课本上就有推导过程。最早的光速测量的确如楼上诸人所讲,不过当代光速的测量主要是天文物理学,利用天体之间的极大距离测量光速,还有就是粒子物理学,直接利用核反应效应测量,当然,得到更为精确的电介常数与磁介常数也是方向之一。

    神***

    2006-06-25 08:30:26

  • 2006-06-25 08:29:12
  • c=2×108米/秒?应该是C=2乘以10的8次方米/每秒吧?这样算,等于每秒20万公里,和现在公认的约30万公里比虽然相差很多,但对于当时的科技水平来说也是可以理解的了。

    1***

    2006-06-25 08:29:12

  • 2006-06-25 01:23:12
  • 如楼上各位所说,以前是测的。现在是用麦克斯韦的电磁理论通过方程计算的。就是把频率与波长相乘就是光速或电流速度
    另外,科普重要,分的问题无所谓

    c***

    2006-06-25 01:23:12

  • 2006-06-24 22:39:02
  •   
    每当早上太阳从东方冉冉升起的时候,我们可能以为它一出来就会被我们看到,其实不然,它要比我们看到时还早。就是说,光速是有限的,而不是无限大。那队,光速究竟是多少呢?光一秒钟能够跑多远呢?
      要回答这一问题,就要用定量实验来测定。
      世界上最早用实验方法测定光速的是伽利略。
      他在1607年做了一个实验。当时,他叫甲乙两个人在夜间各带一只灯,分立在两个山顶上,甲先迅速取去灯罩对乙发出信号,乙在看到信号后,立即取去灯罩,对甲发出信号。两山的距离和光往返的时间来计算光速。由于当时的技术条件限制,测得的光速很不精确。   后来,法国科学家斐索于1849年用一只旋转的齿轮测量光走过某一给定距离的时间,齿轮以一定的速度运动并让光通过齿间。
      斐索测得的光速为313000公里/秒。后来,法国科学家傅科用一只旋转的镜子测定光速。他让镜子以一定的速度转动,使它在光线发出并从一面静止镜子反射回来这段时间内,恰好旋转一周。随着科学科技的不断发展,人们不断地改进实验装置和技术,直到1932年用旋转棱镜测得光速为299774±2公里/秒。
      20世纪60年代,激光器的出现,使光速的测定越发精确,1972年测定的光速值为299792公里/秒。目前国际计量委员会承认的光速是299792458米±1。2米/秒。   从伽利略开始,中间经过斐索和傅科等人,一直到20世纪80年代,用来测定光速的实验都是一种定量实验。
       ------------------------------------------------------------ 19世纪下半叶,麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律,并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;变化着的磁场也能产生电场。
      在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在,其传播速度等于光速,这一预言后来为赫兹的实验所证实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律,肯定了光也是一种电磁波。
       。

    真***

    2006-06-24 22:39:02

  • 2006-06-24 21:23:10
  •   测定光速
    每当早上太阳从东方冉冉升起的时候,我们可能以为它一出来就会被我们看到,其实不然,它要比我们看到时还早。就是说,光速是有限的,而不是无限大。那队,光速究竟是多少呢?光一秒钟能够跑多远呢?
      要回答这一问题,就要用定量实验来测定。
         世界上最早用实验方法测定光速的是伽利略。他在1607年做了一个实验。当时,他叫甲乙两个人在夜间各带一只灯,分立在两个山顶上,甲先迅速取去灯罩对乙发出信号,乙在看到信号后,立即取去灯罩,对甲发出信号。两山的距离和光往返的时间来计算光速。
      由于当时的技术条件限制,测得的光速很不精确。   后来,法国科学家斐索于1849年用一只旋转的齿轮测量光走过某一给定距离的时间,齿轮以一定的速度运动并让光通过齿间。斐索测得的光速为313000公里/秒。后来,法国科学家傅科用一只旋转的镜子测定光速。
      他让镜子以一定的速度转动,使它在光线发出并从一面静止镜子反射回来这段时间内,恰好旋转一周。随着科学科技的不断发展,人们不断地改进实验装置和技术,直到1932年用旋转棱镜测得光速为299774±2公里/秒。20世纪60年代,激光器的出现,使光速的测定越发精确,1972年测定的光速值为299792公里/秒。
      目前国际计量委员会承认的光速是299792458米±1。2米/秒。   从伽利略开始,中间经过斐索和傅科等人,一直到20世纪80年代,用来测定光速的实验都是一种定量实验。 ------------------------------------------------------------ 19世纪下半叶,麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律,并引进位移电流的概念。
      这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在,其传播速度等于光速,这一预言后来为赫兹的实验所证实。
      于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律,肯定了光也是一种电磁波。 tongyi 。

    恋***

    2006-06-24 21:23:10

  • 2006-06-24 14:53:35
  • 以上的说法在大学物理书里都有。
    根据前人的证明光具有波粒二象性,就是说光拥有波和粒子的性质,它是一种电磁波。在传播中变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场又产生变化的电场。

    1***

    2006-06-24 14:53:35

  • 2006-06-24 14:37:45
  •   测定光速
        每当早上太阳从东方冉冉升起的时候,我们可能以为它一出来就会被我们看到,其实不然,它要比我们看到时还早。就是说,光速是有限的,而不是无限大。那队,光速究竟是多少呢?光一秒钟能够跑多远呢?
      要回答这一问题,就要用定量实验来测定。
         世界上最早用实验方法测定光速的是伽利略。他在1607年做了一个实验。当时,他叫甲乙两个人在夜间各带一只灯,分立在两个山顶上,甲先迅速取去灯罩对乙发出信号,乙在看到信号后,立即取去灯罩,对甲发出信号。两山的距离和光往返的时间来计算光速。
      由于当时的技术条件限制,测得的光速很不精确。   后来,法国科学家斐索于1849年用一只旋转的齿轮测量光走过某一给定距离的时间,齿轮以一定的速度运动并让光通过齿间。斐索测得的光速为313000公里/秒。后来,法国科学家傅科用一只旋转的镜子测定光速。
      他让镜子以一定的速度转动,使它在光线发出并从一面静止镜子反射回来这段时间内,恰好旋转一周。随着科学科技的不断发展,人们不断地改进实验装置和技术,直到1932年用旋转棱镜测得光速为299774±2公里/秒。20世纪60年代,激光器的出现,使光速的测定越发精确,1972年测定的光速值为299792公里/秒。
      目前国际计量委员会承认的光速是299792458米±1。2米/秒。   从伽利略开始,中间经过斐索和傅科等人,一直到20世纪80年代,用来测定光速的实验都是一种定量实验。 ------------------------------------------------------------ 19世纪下半叶,麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律,并引进位移电流的概念。
      这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在,其传播速度等于光速,这一预言后来为赫兹的实验所证实。
      于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律,肯定了光也是一种电磁波。

    g***

    2006-06-24 14:37:45

  • 2006-06-24 14:28:09
  • “罗麦推算出c=2×108米/秒”他测出的光速比音速还慢?
    “因为光传播速度太快,现在知道,要想通过这种方法测出光速,必须能测出10-5秒的时差,这在当时是完全不可能的。”--当时就算是有测出5秒时差的技术,在5秒里光已经飞出去了约150万公里,这150万公里他怎么解决?
    做人要厚道,回答问题别东凑西拼。
    

    都***

    2006-06-24 14:28:09

  • 2006-06-24 12:35:04
  •   第一个尝试测量光速的,也是伽利略。他和他的助手在夜间相隔数公里远面对面地站着,每人拿一盏灯,灯有开关(注意当时还没有电的知识,更没有电灯。)当伽利略在某个时刻打开灯,一束光向助手方向射去,助手看到灯后马上打开自己的灯。伽利略试图测出从他开灯到他看到助手开灯之间的时差,从而算出光速。
      但这个实验失败了,因为光传播速度太快,现在知道,要想通过这种方法测出光速,必须能测出10-5秒的时差,这在当时是完全不可能的。 第一个比较正确的光速值,是用天体测量得到的。1675年,丹麦天文学家罗麦注意到,木卫消失在木星阴影里的时间间隔逐次不同,它随着各次卫星掩蚀时,木星和地球之间距离的不同而变长或变短。
      他认识到这是由于在长短不同的路程上,光线传播需要不同时间。根据这种想法,罗麦推算出c=2×108米/秒。 直到1849年,地面实验中才有较好的光速测量。当时,法国物理学家斐索利用高速齿轮进行这项工作。1862年,傅科成功地发展了另一种测定光速的方法,他用一个高速转镜来测量微小的时间间隔。
      下图是经过改进后的实验装置示意图。转镜是一个正八面的钢质棱镜,从光源S发出的光射到转镜面R上,经R反射后又射到35公里以外的一块反射镜C上,光线再经反射后回到转镜。所用时间是t=2D/c。在t时间中转镜转过一个角度。实验时,逐渐加快转镜转速,当转速达到528转/秒时,在t时间里正好转过1/8圈。
      返回的光恰恰在棱镜的下一个面上,通过半透镜M可以从望远镜里看到返回光线所成的像。用这种方法得到c =299,796±4公里/秒。 近代测量光速的方法,是先准确地测量一束光的频率v和波长λ,然后再用c=vλ来计算。1973年以来,采用以下的光速值 c =299,792,458±1。
      2米/秒。 顺便指出一点:各种测量光速的方法,得到的结果都很一致,这也成为光速不变性的一个有力佐证。仅供参考。

    j***

    2006-06-24 12:35:04

  • 2006-06-23 19:46:13
  •   第一个尝试测量光速的,也是伽利略。他和他的助手在夜间相隔数公里远面对面地站着,每人拿一盏灯,灯有开关(注意当时还没有电的知识,更没有电灯。)当伽利略在某个时刻打开灯,一束光向助手方向射去,助手看到灯后马上打开自己的灯。伽利略试图测出从他开灯到他看到助手开灯之间的时差,从而算出光速。
      但这个实验失败了,因为光传播速度太快,现在知道,要想通过这种方法测出光速,必须能测出10-5秒的时差,这在当时是完全不可能的。 第一个比较正确的光速值,是用天体测量得到的。1675年,丹麦天文学家罗麦注意到,木卫消失在木星阴影里的时间间隔逐次不同,它随着各次卫星掩蚀时,木星和地球之间距离的不同而变长或变短。
      他认识到这是由于在长短不同的路程上,光线传播需要不同时间。根据这种想法,罗麦推算出c=2×108米/秒。 直到1849年,地面实验中才有较好的光速测量。当时,法国物理学家斐索利用高速齿轮进行这项工作。1862年,傅科成功地发展了另一种测定光速的方法,他用一个高速转镜来测量微小的时间间隔。
      下图是经过改进后的实验装置示意图。转镜是一个正八面的钢质棱镜,从光源S发出的光射到转镜面R上,经R反射后又射到35公里以外的一块反射镜C上,光线再经反射后回到转镜。所用时间是t=2D/c。在t时间中转镜转过一个角度。实验时,逐渐加快转镜转速,当转速达到528转/秒时,在t时间里正好转过1/8圈。
      返回的光恰恰在棱镜的下一个面上,通过半透镜M可以从望远镜里看到返回光线所成的像。用这种方法得到c =299,796±4公里/秒。 近代测量光速的方法,是先准确地测量一束光的频率v和波长λ,然后再用c=vλ来计算。1973年以来,采用以下的光速值 c =299,792,458±1。
      2米/秒。 顺便指出一点:各种测量光速的方法,得到的结果都很一致,这也成为光速不变性的一个有力佐证。 。

    更***

    2006-06-23 19:46:13

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