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[请教，讨论] 电磁学的实验再检验（19）：在外太空进行光子性质实验测试

真空： vacuum

光子： photon

光速不变原理： postulate of constant speed of light

以太： ether

拉格朗日点： Lagrangian point

地球静止轨道： geostationary orbit

一、中国大百科全书词条

1.1  光子/photon

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215506&Type=bkzyb&SubID=146659

   光子的概念带动了实验和理论物理学在多个领域的巨大进展，例如量子场论、激光、玻色–爱因斯坦凝聚、量子力学的统计诠释、量子光学和量子信息等。在物理学外的其他领域里，光子的概念也有很多重要应用，如光化学、高分辨显微术等。光子是研究光量子计算机的基本元素，在量子通信中，包括量子密码学等领域有重要的地位。

   对于光子的更进一步的认识尚在进行中。

1.2  库仑定律/Coulomb's law

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31176&Type=bkzyb&SubID=61925

   人们关心电力平方反比定律的精度是由于如果δ≠0，则高斯定理不成立，静电场的性质就会有所不同。其次，电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明，而在一定条件下，由库仑定律和洛伦兹变换可导出麦克斯韦方程组，这不仅表明电磁现象的内在联系和统一性，而且也在一定程度上确定了麦克斯韦方程组的精度和适用范围。再次，δ是否严格为零还与光子的静止质量是否严格为零密切相关，如果光子静止质量不为零，哪怕非常小，将导致电荷不守恒，出现真空色散，破坏光速不变等一系列原则性问题。因此，电力平方反比律的精确验证实验还将长盛不衰地做下去。

1.3  月球/Moon

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=536488&Type=bkzyb&SubID=157245

   月球大气产生于太阳风离子对月壤的轰击，总质量不到10吨，月面大气稀薄到接近真空。

二、利用“地月三体系”的“拉格朗日点 Lagrangian point”

   利用“地月三体系”的“拉格朗日点 Lagrangian point”（复数），反射镜反射激光，月球表面测量“真空色散”，等。

   在“地月三体系”的“拉格朗日点 Lagrangian point”（复数），发射激光，月球表面测量：（1）双齿轮法测量单向光速，（2）真空色散，等。

三、利用太空的真空，实验测量光（光子）的性质

   利用木星的卫星等。

   多颗地球静止轨道上的卫星，可能更方便。

   其它，如在空中长距离，会不会引起光子频率降低或增高？会不会引起光速的变化？等。

   常见的公式“波速 = 波长 × 频率”，对于夏皮罗时延（Shapiro Time Delay）还成立吗？夏皮罗时延改变的是光波的波长？还是频率？

参考资料：

[1] 2023-08-01，光子/photon/裴寿镛、吴令安，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215506&Type=bkzyb&SubID=146659

[2] 2022-01-20，光/light/郭奕玲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=132834&Type=bkzyb&SubID=95642

[3] 2022-09-06，波/wave/应崇福，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=56991&Type=bkzyb&SubID=61900

   色散和群速度

   在一些介质中，简谐波的相速度是个常数。如真空中不论什么颜色的光，相速度总是恒量，等于2.997 924 58×10 米/秒。但另一些介质中相速度(包括光的相速度)会因频率不同而异，这种现象称为色散或频散。

   介质的色散性也常起源于介质微观结构的作用。这两种作用其实常是一致的。波的衰减程度也常随频率而异。

[4] 2023-06-02，色散/dispersion/胡南琦，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=528805&Type=bkzyb&SubID=100065

[5] 2022-12-23，拉格朗日点/Lagrangian point/崔平远，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=438740&Type=bkzyb&SubID=198012

   地月三体系中3个共线拉格朗日点x轴坐标分别为L1点 0.8369147、L2点1.1556825、L3点-1.0050627。

[6] 2024-04-03，拉格朗日点/Lagrangian point/侯锡云，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=131864&Type=bkzyb&SubID=63690

[7] 2022-06-04，库仑定律/Coulomb's law/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31176&Type=bkzyb&SubID=61925

   人们关心电力平方反比定律的精度是由于如果δ≠0，则高斯定理不成立，静电场的性质就会有所不同。其次，电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明，而在一定条件下，由库仑定律和洛伦兹变换可导出麦克斯韦方程组，这不仅表明电磁现象的内在联系和统一性，而且也在一定程度上确定了麦克斯韦方程组的精度和适用范围。再次，δ是否严格为零还与光子的静止质量是否严格为零密切相关，如果光子静止质量不为零，哪怕非常小，将导致电荷不守恒，出现真空色散，破坏光速不变等一系列原则性问题。因此，电力平方反比律的精确验证实验还将长盛不衰地做下去。

[8] 2023-03-14，月球/Moon/李竞，李广宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=536488&Type=bkzyb&SubID=157245

   月球大气产生于太阳风离子对月壤的轰击，总质量不到10吨，月面大气稀薄到接近真空。

[9] 2023-04-22，地球静止轨道/geostationary orbit/张云彤

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=403107&Type=bkzyb&SubID=202195

   它距地面的高度为35786千米，运动速度为3.07千米/秒。在地球静止轨道上已有很多卫星在运行。

[10] 2022-09-10，引力时延/gravitational time delay/韩文标，黄天衣，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]  

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=56840&Type=bkzyb&SubID=150497

   由物理学家I.夏皮罗（Irwin Shapiro）于1964首次提出。夏皮罗时延和光线偏折是两个独立的效应，前者并非由后者引起的。造成光线传播引力时延的本质原因是因为光在引力场中的坐标速度变慢，而并非来自光线偏折效应导致的路径变长。后者产生的传播时间增加和夏皮罗时延相比非常小，很多情况下可以忽略不计。

相关链接：

[1] 2022-08-20，[打听] “真空色散”、“月球激光测距”、“引力透镜”的色散的实验结果

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1351920.html

[2] 2024-08-08，[请教，讨论] 双齿轮：“真空中单向光速”的直接测量（二）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1445670.html

[3] 2023-12-24，[小资料，思考] 光，光子，电磁波，真空

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1415191.html

[4] 2020-09-25，[讨论] 真空管里的自由电子、 玻印亭矢量

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1252052.html

[5] 2020-06-03，[讨论] 真空、温度是什么？电场、磁场在高温下会有变化吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1236255.html

[6] 2023-06-26，[笔记，思考] 反射太阳能给地球降温

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1393089.html

   人造小行星位置，不限于拉格朗日点。离太阳越近，其面积可以越小。

[7] 2022-08-12，【小结】 近两个多月（2022-05-23 以来）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350941.html

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