- 締切済み
光の位相速度と群速度について
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
みんなの回答
- shippo_ppk
- ベストアンサー率51% (28/54)
「水中(屈折率n)では光の位相速度がc/nになるが、光子の速さはcで不変。 」と「位相速度」について記されたものをまだ見たことがありません。どこで出会ったのですか。この文面だけからすると、光のエネルギーの伝わる速度(群速度)がcと誤解釈してしまうのは十分に理解できます。 媒質が水なのでイオン分極でしょうが、私は電子分極からのアナロジーで、下記のイメージで解釈しています。 光子が水の分子に中途半端に吸収され、その後すぐに水の分子が光子を再放出する。その光子は次の水の分子に吸収されるまでcの速さで伝わる。吸収再放出にかかった時間だけ、水の中の光子は遅くなったように見える。ただし完全に吸収されてしまう光子もあり、光子の総数は水の中を進むほど減っていく。
関連するQ&A
- 導波管と位相速度,群速度
いま,導波管の位相速度,群速度について考えています.位相速度は導波管中ではvp=c/cosθ,群速度はvg=ccosθのように書けるようですが,これは何となくわかります. わからないのは, (1)導波管中で位相速度,群速度とはなんでしょうか? 一般には,位相速度は波束の山や谷が進む速度,群速度は波束の包絡線の進む速度であるようですが,導波管中では何なのでしょうか?式でもかまわないのですが,できれば定性的な説明をしていただけると嬉しいです. (2)位相速度が光速を超えるのはどうしてですか? 式でいえば,vp=c/cosθ>cということでいいと思うので,これは定性的な説明をお願いします. (3)これが相対性原理に反しない理由は何ですか? 私は工学系なので,相対性原理についてはよくわかっていません.なので,説明がむづかしくなるようなら,省略してくれても構いません. 注文が多くて申し訳ありません.よろしくおねがいします.
- ベストアンサー
- 科学
- 媒質を伝播する波の位相速度について
弦の振動の位相速度は次式で与えられます。 C = √τ/ρ -----(1) ここで、C:位相速度、τ:弦の張力、ρ:媒質の密度。 ここで疑問なのは、空気中の音速と、水中の音速がそれぞれ、340m/sec、1500m/secであるそうですが、先ほどの位相速度の式((1)式)によれば、水の密度は空気密度よりも大きいので、水中の音速は、空気中の音速よりも小さくなるように思えるですが。 どなたか、ご教授願います。
- ベストアンサー
- 物理学
- 光速度が不変なのには理由があるのでしょうか?
光速に関する素朴な質問です。 1.なぜ光速度は不変なの? 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか? それとも実験結果を受け入れているだけですか。 2.本当に光速度は不変なの? 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか? 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか? 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。 3.どうして遅くならないの? 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか? 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。 波動の性質を変えたりできませんか? 4.電磁波の進む速度は? 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか? 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか? 5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか? 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 光が通過している媒質を動かしたら光速度は?
車がライトを点けて時速100kmで走っても、光の速度が300000km(真空の光速度)+100km(車の速度)=300100kmというような速度の足し算にはならないということですが、 例えば、仮に時速100kmで流れる海があり、その海の流れと同じ方向へ時速100kmの速度で進行する潜水艦がライトを点けたとしたら、200000km(水中の光速度)+100km(水の流れの速度)=200100kmという光の速度にならないのでしょうか? つまり光が通過している最中の媒質自体を動かしたら(例えば水、ガラスなど)光の速度+媒質の速度というような速度の足し算にならないのでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
- 光より早い速度は可能なの
タイトル以前に 光、電気(電子)電波のスピードの基準は何ですか? 自分には基礎知識がありませんので知りたいのですが、光や電気のスピードの基準となるものはいったいなんなんですか? 2点の距離、重力、素粒子(分子)、時間? といったところ?ですか たとえば音速は空気(分子)など振動の伝わる速さと認識しています。 と考えると光も同じですか ただ真空でもスピードは変わらない?し伝わるし、 重力については明らかに影響しますよね、ただそれだけ?ではない?でしょうし? 光の速度について、たとえば仮定の話ですが 光速に近いまで加速した宇宙船で宇宙船内の光の速度は? 1.進行方向は遅くなる?2.宇宙船内で光速? 1はないと考えてると2は宇宙空間に対しては倍の光速度にならないのか? あと光速に近くなると時間の進み方も宇宙船内は遅いでしょうから余計に複雑ですが。 電子についても同じ用に考えると 光速に近い宇宙船ないでの電気(電子)機器のスピードもどう変化しますでしょうか? そうするともうひとつ 無限軌道(キャタピラ)でロールを光速に近いスピードで回して片方に電気を(接触し)流すと 向い方向と追い方向で電子のスピードは変わるのでしょうか? もし速度が変わるとすれば巨大なキャタピラロールを高速で回転させると電子(情報)の速度を上げれるのでは? 話半分ですが、長くなるのでやめます。自分の頭の中で矛盾だらけで整理がつきませんが・・・ ようは、速度の基準ってなにですか?が疑問
- 締切済み
- 物理学
- 光の速度が一番速いのは真空中ですか?
空中の人間が水中の物を観察するとき、光の経路が屈折しています。 これは、空中よりも、水中の方が光の速度が遅いため、水中の経路を短く、空中の経路を長くとることで、最短時間(=最高速度)で観察物と観察者を結んでいるからだ、と教わった記憶があります。 光の速度は、媒質の何に影響されるのでしょうか? 媒質の質量(密度)? 媒質の粘度? 媒質の硬度? 媒質の温度? 媒質の分子の分子量? アインシュタインの方程式から求められる光の速度は、真空中の速度だそうですが、真空中の速度よりも速い速度を達成できる媒質は考えられるのでしょうか? 空中の音速よりも、水中の音速の方が速いことから、「媒質の密度が高い方が波の伝達は速い」というイメージがありますが、光の(波としての)性質は、媒質の密度とどちら向き相関があるのでしょうか? 光速と媒質の関係に関して、知っておくべき事項などご教示いただければ幸いです。
- ベストアンサー
- 物理学
- 相対性理論:光速度不変
特殊相対性理論を勉強したはずなのですが、 すっかり忘れてしまいました^^; 確か、光速度普遍とは相対速度には当てはまらないと 聞いた事があったような気がするんですが^^;; これって間違ってますか? それプラス以下の質問。。 光速度不変とは、相対速度も不変なのでしょうか? 例:光の速さで飛んでいるロケットA、Bが衝突するとき、観測者には 2cの速さでぶつかったように見えるのではないですか? (でもこれって、ロケットAが止まってると考えたら、ロケットBが 2cの速さでロケットAに近づいてる事になりますから、やっぱり おかしいですね^^;) それと、光速で進むロケットの中で進行方向と同じ向きに光を 出したとき、その光をロケットの外側で観測すれば、 ロケットの中を進行方向と同じ向きに進む光は ロケットの外にいる観測者には“2c”として観測されるように思うのですが、 相対性理論はこれをどのように説明しているのでしょうか? 時間の遅れ、ローレンツ収縮などを使って説明してくださいm(_ _)m
- 締切済み
- 物理学
- ニュートリノと光の速度
べたな考えだけども、次のようなものはどうだろう。 真空も仮想粒子が対生成や対消滅を繰り返している状態と考えると、真空という媒体の中を光が走ると考えられる。よって、 光の真空中の速度 c 光の論理上の速度を c0 とし 光の真空屈折率 nc (ここで nc > 1 ) というものを想定すると c0 = c × nc なる関係が成り立っていると考えることが出来る。 ニュートリノについても同様と考えられるが、質量を持つため、理論上の速度は光速に及ばない。 ニュートリノの真空中の速度 vν ニュートリノの論理上の速度を vν0 ニュートリノの真空屈折率 nν c0 > vν0 = vν × nν 情報等の伝達速度の上限を新たに ヨ とすると、光とニュートリノは、 ヨ = c0 = c × nc ヨ > vν0 = vν × nν ( c と vν が、私達が測定できる光とニュートリノの速度である。) 光が真空から受ける相互作用のほうが、ニュートリノが受けるそれより大きいと考えられるので、真空屈折率は光のほうがニュートリノより大きい。( nc > nν ) つまりニュートリノの速度が十分に速い場合は、 ヨ = c0 = c × nc > vν0 = vν × nν > vν > c となりえる。 また、ニュートリノが長距離を走る場合は、チェレンコフ放射様の作用が働き(対象は重力か?)、光速度 c まで減速されるため、超新星においては、ほぼ同時刻に光とニュートリノが届く。 # 記号が読みづらいと思いますが、すみません。
- 締切済み
- 物理学
- 光の速度の基準
光の速度は299 792 458 m / sらしいですね(Google調べ) そこで疑問に思ったのですが宇宙レベルで速度を考えると光というのは何を基準にして速度を決めてるのですか? 地球上の規模なら右に放った光も左に放った光も速度はほぼ同じになると思うのですが光の速度に近い速度で膨張し続ける宇宙を基準にすると銀河の進行方向へ放った光と銀河の進行方向の反対へと放った光は速度が違うと思います。 宇宙や重力の中心、膨張や移動速度、光を見る側の視点などを考慮しないといけないような気もするのですが つまるところ 銀河+地球の移動速度 + or - 地球上で計測される光の速度 みたいな感じにはならないのですか? 電車の中で投げたボールは時速何キロになるのかを車内基準なのか外基準なのかの問題と同じですかね? 理科とか科学とか苦手なので発想がおかしいかもしれませんがよろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 光速度不変の原理について
例えば、ボールを壁に向けて投げると壁から跳ね返ってきます。壁への方向を+とすればボールが壁に当たった瞬間はボールの速度が一瞬0になり、今度はーの方向の速度になるためですよね。同様に光を鏡に当てて反射させれば、鏡に当たった瞬間の光速度は0になり光速度不変の原理に反すると思いますが、実際はどうなってるのでしょう?
- ベストアンサー
- 物理学