大师作文网为什么说光钎的传输速度比电缆快?
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/11 01:16:23
为什么说光钎的传输速度比电缆快?
不是说电的速度和光速一样快吗?
不是说电的速度和光速一样快吗?
光电速度不一样
光速的测定
“光传播需不需要时间”,这一直是物理学家颇感兴趣的问题.最早尝试测定光速的人是伽利略.他提出了一种类似测声速的方法来测光速.由两个试验者各提一盏信号灯,同时开始计时：而第二个人在看到第一个人发来的光信号时也立即开自己的灯,当第一个人看到第二个人发回的光信号时立即停止计时,若测出光信号往返所经过的时间,再除两地的距离,就得到光速了.在一个漆黑的夜晚,伽利略与他的助手来到佛罗伦萨郊外,在相距数公里的两个山头上做实验,结果却失败了.
伽利略测量光速的方法,从原理上讲是正确的.但实际测试却未获成功.为什么呢?其原因是光传播的速度太快了,光信号在这样两个山头之间传播一个来回的时间不到万分之一秒,靠当时简陋的计时仪器根本无法测出,即使如此,也并非一无所获,至少使人们认识到,光速实在太快,要测光速必须是在极短的时间间隔中.
第一个成功地进行光速测量的是凡麦天文学家罗默.他在观察木星时发现,每隔一定周期会出现一次卫星蚀,而卫星蚀的时间间隔却有长有短.所谓卫星蚀就像月亮有月蚀一样,就是木星的卫星绕木星公转时,当木星牌卫星和太阳中间时,也会发生木星的卫星蚀,木卫星绕木星公转一周要消失在木星的影内一次,二次消失所经历的时间卫星公周期,罗默发现,木星卫星公转周期不是恒定不变的,当地球背离木星运行时,周期略长；反之,地球接近木星运行时周期略短.地球并不能影响木星卫星的运动,从地球上观察木星卫星公转周期之所以有变化,是因为当地球背离木星运行时,从木星卫星发出的光要多走一段,即如图中的S,这段附加路程需要附加时间,因此光不是瞬时传播的,而需要时间.罗默对木星卫星蚀周期进行了长期观察,求得光速为2.15*10 8米/秒,即每秒21.5万公里（千米）.虽然这个数值并不精确,但能得出光速有限的结论仍不愧是一重大的贡献.
后来,不仅有天文法测光速,还出现了在地球上测量光速,测量的精度逐步提高.直到现在,不少科学发达的国家都集中了一批优秀的科学家致力于提高光速测量的精度.
电子的运动速度
阴极射线是一种电子流,这个结论最终是由英国物理学家约瑟夫·汤姆逊（J·J·汤姆逊）在1897年确定的.汤姆逊,1856年12月18日出生于曼彻斯特的一个书商兼出版商家里,他曾在光学、电磁学、放射性、光电学和热离子等学科做出了重大成绩,他确定电子的理论与实验研究,使他获得了1906年度的诺贝尔物理学奖.
电流是由带电粒子（电子或离子）的定向移动形成的,金属导体中的电流则主要是由于电子的定向运动,通常的输电线及用电器都是用金属导线联接的,有人不禁要问,电子定向运动速度有多大呢?
假设导线面积为0.1cm2,单位体积中的电子数目为n,电子电量为e,若电子定向运动速度为v,则导线中的电流强度可写成
I=q/t=nev·A
A是导线截面积,以铁丝为例,假设每个铁原子只产生一个自由电子,铁的摩尔质量为56克/摩尔,密度为7.8克/[厘米]3,当导线中流过10安培电流时,可以求出电子定向速度只有每秒0.01毫米!比蜗牛爬行还要慢得多.如果只有一米长的导线,则电子从导线一端运动到另一端的时间为
t=l/v≈105秒≈30小时!
根据这个计算,我们打开电灯开关时,至少要等待几十个小时电灯才会亮起来.可事实却是,我们一打开开关,电灯就发出了光辉,这是什么原因呢?
原来使电灯点亮的电流并不是由开关处的电子定向运动到灯泡处形成的,而是在我们打开电灯开关的同时,电路里就建立了电场,电场是以光速传播的,所以当我们一打开开关,在电场作用下,导线中各处的自由电子几乎都同时作定向运动,电灯立即就被点燃了.
现在我们再来计算一下在真空管而不是在金属导体中电子的飞行速度.在真空管加上电压后,阴极极上的电子就会挣脱束缚飞向真空管的阳极.这时电子到达阳极板的速度显然与管间电压有关,假设电子离开阴极表面时速度为零,根据能量守恒,有
u是真空管间的电压,m是电子质量,m=9.1×10-31千克,如u=1000伏,则代入上式可求出电子飞抵阳极板附近的速度v约为107米/秒,这比最快的火箭速度还要快得多.所以我们想要知道电子的运动速度,必须对不同状态区别对待
光速的测定
“光传播需不需要时间”,这一直是物理学家颇感兴趣的问题.最早尝试测定光速的人是伽利略.他提出了一种类似测声速的方法来测光速.由两个试验者各提一盏信号灯,同时开始计时：而第二个人在看到第一个人发来的光信号时也立即开自己的灯,当第一个人看到第二个人发回的光信号时立即停止计时,若测出光信号往返所经过的时间,再除两地的距离,就得到光速了.在一个漆黑的夜晚,伽利略与他的助手来到佛罗伦萨郊外,在相距数公里的两个山头上做实验,结果却失败了.
伽利略测量光速的方法,从原理上讲是正确的.但实际测试却未获成功.为什么呢?其原因是光传播的速度太快了,光信号在这样两个山头之间传播一个来回的时间不到万分之一秒,靠当时简陋的计时仪器根本无法测出,即使如此,也并非一无所获,至少使人们认识到,光速实在太快,要测光速必须是在极短的时间间隔中.
第一个成功地进行光速测量的是凡麦天文学家罗默.他在观察木星时发现,每隔一定周期会出现一次卫星蚀,而卫星蚀的时间间隔却有长有短.所谓卫星蚀就像月亮有月蚀一样,就是木星的卫星绕木星公转时,当木星牌卫星和太阳中间时,也会发生木星的卫星蚀,木卫星绕木星公转一周要消失在木星的影内一次,二次消失所经历的时间卫星公周期,罗默发现,木星卫星公转周期不是恒定不变的,当地球背离木星运行时,周期略长；反之,地球接近木星运行时周期略短.地球并不能影响木星卫星的运动,从地球上观察木星卫星公转周期之所以有变化,是因为当地球背离木星运行时,从木星卫星发出的光要多走一段,即如图中的S,这段附加路程需要附加时间,因此光不是瞬时传播的,而需要时间.罗默对木星卫星蚀周期进行了长期观察,求得光速为2.15*10 8米/秒,即每秒21.5万公里（千米）.虽然这个数值并不精确,但能得出光速有限的结论仍不愧是一重大的贡献.
后来,不仅有天文法测光速,还出现了在地球上测量光速,测量的精度逐步提高.直到现在,不少科学发达的国家都集中了一批优秀的科学家致力于提高光速测量的精度.
电子的运动速度
阴极射线是一种电子流,这个结论最终是由英国物理学家约瑟夫·汤姆逊（J·J·汤姆逊）在1897年确定的.汤姆逊,1856年12月18日出生于曼彻斯特的一个书商兼出版商家里,他曾在光学、电磁学、放射性、光电学和热离子等学科做出了重大成绩,他确定电子的理论与实验研究,使他获得了1906年度的诺贝尔物理学奖.
电流是由带电粒子（电子或离子）的定向移动形成的,金属导体中的电流则主要是由于电子的定向运动,通常的输电线及用电器都是用金属导线联接的,有人不禁要问,电子定向运动速度有多大呢?
假设导线面积为0.1cm2,单位体积中的电子数目为n,电子电量为e,若电子定向运动速度为v,则导线中的电流强度可写成
I=q/t=nev·A
A是导线截面积,以铁丝为例,假设每个铁原子只产生一个自由电子,铁的摩尔质量为56克/摩尔,密度为7.8克/[厘米]3,当导线中流过10安培电流时,可以求出电子定向速度只有每秒0.01毫米!比蜗牛爬行还要慢得多.如果只有一米长的导线,则电子从导线一端运动到另一端的时间为
t=l/v≈105秒≈30小时!
根据这个计算,我们打开电灯开关时,至少要等待几十个小时电灯才会亮起来.可事实却是,我们一打开开关,电灯就发出了光辉,这是什么原因呢?
原来使电灯点亮的电流并不是由开关处的电子定向运动到灯泡处形成的,而是在我们打开电灯开关的同时,电路里就建立了电场,电场是以光速传播的,所以当我们一打开开关,在电场作用下,导线中各处的自由电子几乎都同时作定向运动,电灯立即就被点燃了.
现在我们再来计算一下在真空管而不是在金属导体中电子的飞行速度.在真空管加上电压后,阴极极上的电子就会挣脱束缚飞向真空管的阳极.这时电子到达阳极板的速度显然与管间电压有关,假设电子离开阴极表面时速度为零,根据能量守恒,有
u是真空管间的电压,m是电子质量,m=9.1×10-31千克,如u=1000伏,则代入上式可求出电子飞抵阳极板附近的速度v约为107米/秒,这比最快的火箭速度还要快得多.所以我们想要知道电子的运动速度,必须对不同状态区别对待