假如光源以光速离开我们,那么它发出的光还能照到我们吗?(了解相对论时,想不明白)

swachger 1年前 已收到1个回答 举报

wanglei0215_ 春芽

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以光速运动的物体不会发光,因此不存在以光速运动的光源。

光是电磁波,但又与电磁波有着不同的机理。光是电子跃迁时由高能级迁移到低能级时的能级间能量差释放出来的能量,因此光是由无数的不连续的一段段通常只有几个周期的电磁振荡混合成的。而一般电磁波则在时间上要比光持续得长得多。如果把电磁波看作一根完整的蚕丝,光就只能是蚕丝研成的粉末。

但是由于光与电磁波在空间移动的方式是相同的,所以我们可以用电磁波来解释光的一些性质。

现在先看一下电磁波的发送情况:
假设有一单向天线,上面被极化出电荷后,天线周围就会产生电场。电场并不是立即充满整个空间的,而是由天线为起点向空间扩散。在离天线30万公里的地方就要在1秒后才感觉到天线上的电荷出现,说明电场是以一定的速度在空间扩散的。当天线上的电荷持续了1秒后消失,则在天线上电荷消失时,30万公里的地方才刚刚接收到电荷的出现,说明电荷消失后已经产生的电场并不消失,并且还继续扩散着。

天线上电荷消失了电场还在扩散,那么天线要是移动了,已经产生的电场也一样不会跟着天线移动,还是按原来的速度和方向扩散。这说明电场的扩散一旦离开天线后就不会再受天线的控制了。天线的新状态与已经扩散出去的电场没任何关系。

由此 我们就能知道,电场在空间的扩散是以一种绝对的速度扩散的,不受场源的任何速度影响。显然天线上的电荷如果以正弦规律变化着,那么扩散出去的电场也是按正弦规律变化的。任何强度在扩散方向上的速度都相同,所以保持着相同的排列顺序和距离关系。这种扩散着的变化电场就形成了电磁波。

天线如果在移动,那么在远离方向上,变化的电场就会被拉长,就像是弹簧被拉伸时的形状一样(但是没有弹性),在前进方向上的变化频率就会被压缩,这是因为电场在空间的速度不变,而天线发送新电场的位置却变相对已经发出的电场改变了。
由此可见,不论光源以什么速度运动,已经幅射出去的电场的速度不会改变,只改变频率。

如果以光速运动的天线,在前进方向上与电场的速度相同,电场相对天线是在同一位置静止不动。而在远离方向上,情况比较复杂了,表面上看源的速度与光速相加是二倍光速,频繁会降低一半,但是事实上并不是这么简单,以光速运动的天线周围不会产生电场,因为在空间看来,天线没有电荷。
为就好像一个物体以光速远离电荷时,电荷产生的电场根本追上不物体,所以物体就感觉不到有电荷存在。反过来也一样,天线以光速移动时,远离方向上的空间感觉不到天线上有电荷的存在。

我们在给带电粒子加速时会发现,同样的电场下,粒子的速度越快,加速度就越小,按Eq/m计算,E没变,m没变,则就相当于电荷q减少了。当天线以光速移动时,在远离方向上感觉不到有电荷,所以也就无法感觉到有电场的存在。那么变化的电场也因此不存在了。

至于你可能会说是运动的物体的质量变大导致的加速度下降,那是另一种等效,这里不多说了,有兴趣的话可以加好友Q上交流。

1年前

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