Ταχύτητα φωτός εναντίον ήχου
Η ταχύτητα του φωτός και η ταχύτητα του ήχου είναι δύο πολύ σημαντικές πτυχές των κυμάτων που συζητούνται στη φυσική. Υπάρχει τεράστια σημασία αυτών των εννοιών σε πεδία που κυμαίνονται από την επικοινωνία έως τη σχετικότητα και ακόμη και την κβαντική μηχανική. Αυτό το άρθρο θα προσπαθήσει να συγκρίνει και να συζητήσει τις διαφορές μεταξύ της ταχύτητας του ήχου και του φωτός.
Ταχύτητα ήχου
Για να κατανοήσει κανείς τη σημασία της ταχύτητας του ήχου, πρέπει πρώτα να κατανοήσει τον ήχο. Ο ήχος είναι στην πραγματικότητα ένα κύμα. Για την ακρίβεια ο ήχος είναι ένα διαμήκη κύμα. Ένα διαμήκη κύμα ταλαντώνει τα σωματίδια έτσι ώστε η ταλάντωση να είναι παράλληλη. Το πλάτος αυτών των ταλαντώσεων καθορίζει την ένταση του ήχου (πόσο δυνατός είναι ο ήχος). Είναι προφανές ότι για να δημιουργηθεί ένας ήχος πρέπει να υπάρχει μηχανική ταλάντωση. Ο ήχος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύνολο παλμών πίεσης. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο ήχος απαιτεί πάντα ένα μέσο για να ταξιδέψει. Δεν θα υπάρχει ήχος στο κενό. Η ταχύτητα του ήχου ορίζεται ως η απόσταση που διανύει το ηχητικό κύμα μέσω ενός ελαστικού μέσου ανά μονάδα χρόνου. Η ταχύτητα του ήχου σε ένα μέσο είναι ίση με την τετραγωνική ρίζα του συντελεστή ακαμψίας διαιρεμένη με την πυκνότητα του μέσου (v=(C / ρ)1/2). Υπάρχουν πολλά πειράματα για τη μέτρηση της ταχύτητας του ήχου. Μερικές από αυτές τις μεθόδους είναι η μέθοδος χρονισμού μιας βολής και η μέθοδος σωλήνων Kundt.
Ταχύτητα φωτός
Η ταχύτητα του φωτός είναι μια πολύ σημαντική έννοια στη σύγχρονη φυσική. Πιστεύεται ότι είναι η μόνη απόλυτη παράμετρος στο σύμπαν. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, η ταχύτητα του φωτός είναι η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί υποθετικά να αποκτήσει ένα αντικείμενο. Μπορεί να αποδειχθεί ότι οποιοδήποτε αντικείμενο έχει μάζα ηρεμίας δεν μπορεί να αποκτήσει ταχύτητα φωτός καθώς απαιτεί άπειρη ποσότητα ενέργειας. Για να έχετε την ιδέα της ταχύτητας του φωτός, μια καλή ιδέα για το φως είναι απαραίτητη. Το φως είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Δεν απαιτεί μέσο για να ταξιδέψει. Ωστόσο, θεωρητικά προτείνεται και πρακτικά αποδεικνύεται ότι το φως έχει και σωματιδιακά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι γνωστό ως η δυαδικότητα των κυματικών σωματιδίων της ύλης. Κάθε ύλη έχει αυτή τη δυαδικότητα. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η θεωρία της σχετικότητας προτείνει ότι η σχετική ταχύτητα μεταξύ οποιωνδήποτε δύο αντικειμένων δεν μπορεί να πάρει ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό λειτουργεί ως φυσικό όριο. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ταχύτητα του φωτός μπορεί να μειωθεί λόγω της σύνθετης αντίστασης ενός μέσου. Αυτό προκαλεί γεγονότα όπως η διάθλαση. Το χρώμα του φωτός εξαρτάται από το μήκος κύματος του κύματος. Στη σωματιδιακή θεωρία του φωτός, τα κύματα φωτός έρχονται σε μικρά πακέτα γνωστά ως φωτόνια. Η τιμή της ταχύτητας του φωτός στον ελεύθερο χώρο είναι 299, 792, 458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η τιμή μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους. Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν τη μέθοδο Romer, η οποία χρησιμοποιεί αστρονομικά αντικείμενα για τη μέτρηση της ταχύτητας. Διάφορες μέθοδοι μετρούν τη συχνότητα και το μήκος κύματος πολλών ακτίνων φωτός χωριστά και τις χρησιμοποιούν για να υπολογίσουν την ταχύτητα του φωτός.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας του φωτός και της ταχύτητας του ήχου;
• Ο ήχος δεν μπορεί να ταξιδέψει στο κενό ενώ το φως μπορεί.
• Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι η υψηλότερη ταχύτητα που μπορεί να αποκτήσει οποιοδήποτε αντικείμενο. Η ταχύτητα του ήχου δεν έχει καμία τέτοια σημασία.
• Η ταχύτητα του ήχου είναι πάντα χαμηλότερη από την ταχύτητα του φωτός.
