Różnica między prędkością światła i dźwięku

Prędkość światła a dźwięk

Szybkość światła i prędkość dźwięku to dwa bardzo ważne aspekty fal omawiane w fizyce. Ogromne znaczenie tych pojęć ma w dziedzinach od komunikacji po względność, 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. Mówiąc precyzyjnie, dźwięk jest falą podłużną. Fala podłużna oscyluje cząsteczki, dzięki czemu oscylacja jest równoległa. Amplituda tych oscylacji decyduje o intensywności dźwięku (jak głośny jest dźwięk). Oczywiste jest, że aby stworzyć dźwięk, musi istnieć mechaniczna oscylacja. Dźwięk można traktować jako zestaw impulsów ciśnienia. Należy zauważyć, że dźwięk zawsze wymaga medium do podróżowania. W próżni nie będzie dźwięku. Szybkość dźwięku jest definiowana jako odległość, jaką fala dźwiękowa pokonuje przez elastyczne medium na jednostkę czasu. Prędkość dźwięku w ośrodku jest równa pierwiastkowi kwadratowemu współczynnika sztywności podzielonemu przez gęstość ośrodka (v = (C / ρ)^1/2). Istnieje kilka eksperymentów służących do pomiaru prędkości dźwięku. Niektóre z tych metod to metoda pomiaru pojedynczego strzału i metoda lampowa Kundta.

Prędkość światła

Prędkość światła jest bardzo ważną koncepcją we współczesnej fizyce. Uważa się, że jest to jedyny absolutny parametr we wszechświecie. Zgodnie z teorią względności prędkość światła jest maksymalną prędkością, jaką może osiągnąć hipotetycznie każdy obiekt. Można wykazać, że jakikolwiek obiekt mający masę spoczynkową nie może uzyskać prędkości światła, ponieważ wymaga nieskończonej ilości energii. Aby uzyskać pojęcie o prędkości światła, niezbędny jest dobry pomysł na temat światła. Światło jest formą fali elektromagnetycznej. Podróż nie wymaga medium. Jest to jednak teoretycznie sugerowane i praktycznie udowodnione, że światło ma również właściwości cząstek. Nazywa się to dualizmem materii falowej. Każda sprawa ma tę dualność. Jak powiedziano wcześniej, teoria względności sugeruje, że względna prędkość między dowolnymi dwoma obiektami nie może przyjmować prędkości wyższych niż prędkość światła. Działa to jako naturalny limit. Należy zauważyć, że prędkość światła można zmniejszyć z powodu impedancji mediów. To powoduje zdarzenia, takie jak załamanie. Kolor światła zależy od długości fali fali. W teorii cząstek światła fale świetlne występują w małych pakietach zwanych fotonami. 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 częstotliwość i długość fali kilku wiązek światła osobno i wykorzystuje je do obliczania prędkości światła.