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光源速度会影响光的传播速度吗?

已有 1285 次阅读 2020-12-29 18:11 |个人分类:科学探索|系统分类:科研笔记

光源速度会影响光的传播速度吗?


从电磁波理论看,光的传播速度是电磁波在媒质中波动传播的速度,当一种媒质确定后,根据波动方程可知,其波动速度()是确定的,因此波的传播速度与光源是否运动并无关系。相对论中的光速不变原理与这一点是符合的。


但是从量子力学理论看,光子有质量和动量,如果认为动量守恒原理始终成立的话,则从运动光源发出的光子应具有比从静止光源发出的光子的动量大(设光传播方向与光源运动方向相同)。静止光源发出的光子的动量为:

其中m为运动光子的质量,ν为光的频率,c为静止光源发出的光子的运动速度。

利用动量叠加原理可得运动光源发出的光子的动量为:

其中m' 为运动光子的质量,c' 为运动光源发出的光子的运动速度。

由此得:

即从量子力学的角度看,运动光源和静止光源发出的光子的速度一般是不相同的。

在近似情况下,可以认为m=m ',则 


从以上分析看,相对论和量子理论似乎存在矛盾。



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