¿Por qué la velocidad de la luz es la misma independientemente de la frecuencia?

En el vacío, las ecuaciones de Maxwell dicen:

  • [matemáticas] \ nabla \ cdot E = \ frac {\ rho} {\ epsilon_0} [/ matemáticas]
  • [matemáticas] \ nabla \ cdot B = 0 [/ matemáticas]
  • [math] \ nabla \ times E = – \ partial_t B [/ math]
  • [matemáticas] \ nabla \ veces B = 4 \ pi J + \ mu_0 \ epsilon_0 \ partial_t E [/ matemáticas]

Aquí, [matemática] E [/ matemática] es campo eléctrico, [matemática] B [/ matemática] campo magnético, [matemática] \ epsilon_0 [/ matemática] es permitividad [matemática] \ mu_0 [/ matemática] es permeabilidad al vacío y [matemática] J [/ matemática] es la densidad de corriente. Ahora, si desacoplas estas 4 ecuaciones diferenciales, obtienes:

  • [matemáticas] \ nabla ^ 2 E = \ mu_0 \ epsilon_0 \ partial ^ 2_tE [/ matemáticas]
  • [matemáticas] \ nabla ^ 2 B = \ mu_0 \ epsilon_0 \ partial ^ 2_tB [/ matemáticas]

Puede ver que estas 2 ecuaciones anteriores tienen la forma exacta de ecuación de onda con velocidad de onda [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt {\ epsilon_0 \ mu_0}} = 3 \ veces10 ^ 8m / s [/ matemáticas], que No tiene nada que ver con la frecuencia. De hecho, la ecuación de onda que describe ondas, como la onda de sonido, la onda EM (la luz es la onda EM), la onda sísmica, etc., generalmente no tiene dependencia de la frecuencia. La velocidad de onda del sonido depende de la presión, el tipo de medio, la onda en la cuerda depende de la tensión y la densidad lineal, la onda sísmica depende del módulo de masa, etc.

Primero, esa independencia solo es cierta en el vacío: más estrechamente en ausencia de partículas cargadas, un prisma separa la luz por frecuencia al tener una velocidad diferente para cada frecuencia, el ángulo de refracción es una función de la velocidad de la onda.

En el vacío, la velocidad de la luz se determina a partir de las ecuaciones de Maxwell y depende de cómo reaccione el espacio a la imposición de campos magnéticos y eléctricos. En el rango de energías de fotones disponibles para los humanos, esa reacción no muestra dependencia energética y, como tal, la velocidad de la luz es independiente de la energía.

Por qué mi espacio “vacío” debería tener una polarización eléctrica finita o permeabilidad magnética está más allá de mi conocimiento, y como tal no tengo idea de por qué no hay una variación debido a la energía.

Estás hablando de la velocidad de la luz. Es una frecuencia. Una velocidad. Si cambia la velocidad, ha cambiado la frecuencia. Los arcoiris muestran un espectro de varias frecuencias que representan como color hasta el infrarrojo que no podemos ver.

Voy a adivinar lo que es confuso para ti, tal vez es un ejemplo como el uso de una luz de flash para mostrar este fenómeno al cambiar la frecuencia de los paquetes de luz que se emiten, pero saldría a la misma frecuencia cada vez.

La relatividad se trata del tiempo y las posiciones en el espacio en relación con la velocidad de la luz. Sin lúmenes del sol o electrónicos tan tenues como las luces de los árboles, no habría luz para mostrarnos como forma; todavía tendríamos masa en la oscuridad, pero la energía es masa multiplicada por la velocidad de la luz. Estamos en una roca volando rápido a través de la tierra y la relatividad es como las leyes de Newton, pero aplicable al universo y a los fenómenos naturales de que las leyes de Newton son solo medidas de gravedad orientadas a la humanidad.

Se puede hacer referencia a una respuesta más compleja, probablemente aquí mejor tal vez;

Como suele suceder con un meditador de sillón semi-físico como yo, no puedo hacer los detalles precisos que los científicos en este estudio pueden hacer, ya que estas conferencias son el boleto de oro para la comprensión inicial del crack, ya que es un tema complejo y contra intuitivo en ese sentido. es un fenómeno natural bien entendido y, por lo tanto, no es tan limpio como nos gustaría estudiar tal vez; pero así es demostrable y de acuerdo con la experimentación y las observaciones objetivas de nuevo.

Einstien tuvo algunas pruebas interesantes.

La velocidad de la luz es la misma independientemente de la frecuencia o la longitud de onda. La frecuencia solo se refiere a las oscilaciones por segundo y la longitud de onda a la distancia entre dos oscilaciones sucesivas. Todas las ondas de luz y EM viajan a la misma velocidad c. La velocidad sigue siendo la misma que la frecuencia y la longitud de onda están inversamente relacionadas. Por lo tanto, cuanto más alta es la frecuencia, cuanto más corta es la longitud de onda y más baja es la frecuencia, más larga es la longitud de onda, pero la velocidad sigue siendo la misma. Lo único que es diferente con la frecuencia o la longitud de onda es la energía del fotón. Con una frecuencia más alta (o una longitud de onda más corta) la energía del fotón es mayor en comparación con la energía del fotón con una frecuencia más baja (o una longitud de onda más larga). Todo se remonta a la famosa ecuación de Planck: E = hf o E = hc / w, donde E es la energía del fotón, f es la frecuencia de la luz o la onda EM, w es la longitud de onda de la luz, y c es el velocidad de la luz. Kaiser T, MD.

Porque lo que llamamos la “velocidad de la luz” realmente no tiene nada que ver con la luz. Esa frase es un accidente histórico, y solo la usamos porque la luz fue lo primero que entendimos que viajaba a esa velocidad. La velocidad c es en realidad la proporcionalidad fundamental entre el espacio y el tiempo. Es una relación de longitud en términos espaciales a longitud en términos temporales. Esta relación es la velocidad máxima a la que puede viajar cualquier cosa en el Universo. Las cosas que tienen masa en reposo siempre viajan más lento que esa velocidad, mientras que las cosas sin masa en reposo siempre viajan exactamente a esa velocidad.

Las ondas electromagnéticas y las ondas gravitacionales son dos cosas diferentes que no tienen masa en reposo y, por lo tanto, ambas siempre viajan a la velocidad c . Su frecuencia no hace ninguna diferencia, solo su falta de masa.

Imagina una carretera.

Todos los autos manejan el límite de velocidad. Todos están haciendo 65.

Un auto te pasa una vez por segundo. Esa es la frecuencia, una vez por segundo.

Corta la distancia entre los autos a la mitad.

Ahora un auto te pasa una vez cada medio segundo. Esa es una frecuencia más alta, dos por segundo.

Lo mismo con la luz. Todas las olas en la imagen viajan a la misma velocidad.

Cuando hay más ondas juntas, la frecuencia aumenta.

Debido a que la velocidad de la luz está determinada por la longitud de onda multiplicada por la amplitud, la luz es un espectro desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, las ondas de radio tienen longitudes de onda largas y pequeñas amplitudes, los rayos gamma tienen longitudes de onda cortas y altas, por lo que son iguales, a medida que baja o sube amplitud en las ondas y acortar o alargar las longitudes de onda dosis efecto velocidad

La luz es una onda electromagnética que se rige por las ecuaciones de Maxwell. Si resuelve las ecuaciones, encontrará que la velocidad de la luz ni siquiera depende de la longitud de onda y la frecuencia. Depende de la permeabilidad y la permitividad del espacio libre, que también son constantes. Por lo tanto, la luz tiene la misma velocidad independientemente de la frecuencia y la longitud de onda. Es algo así como que la velocidad de la luz es una constante de proporcionalidad entre la longitud de onda y la frecuencia.

porque [math] lambda * nu = c. [/ math] A medida que la frecuencia cambia, la longitud de onda cambia inversamente de manera proposicional de modo que [math] c [/ math] permanece constante.

More Interesting

¿Cuál es el punto de mirar estrellas y galaxias a millones de años luz de distancia cuando sabemos que pueden no existir ya que sus luces son instantáneas de hace un millón de años?

¿Cómo sería el universo desde lejos? (Ignorando la velocidad de la luz)?

Si pudieras fabricar una bola de -1 lb de masa / energía negativa (no antimateria), ¿qué haría? ¿Explotaría? ¿Despegaría y comenzaría a rebotar alrededor del universo a la velocidad de la luz (tendría menos masa y sería rechazado por la materia regular)?

No podemos viajar al futuro ya que el tiempo es más rápido que la velocidad de la luz, la luz no puede cruzar la barrera del tiempo, ¿estoy en lo cierto?

¿Los fotones envejecen? Si el tiempo se ralentiza a medida que se acerca a la velocidad de la luz, ¿en algún momento detiene el tiempo? ¿Está toda la luz que vemos a nuestro alrededor congelada?

¿Qué le sucedería a un cuerpo si viajara más rápido que la velocidad de la luz?

¿Cómo puede la luz o algo no tener una masa?

Richard Muller: ¿Hay algo que pueda moverse más rápido que la luz?

Para un observador que mira un avión que viaja a 0.999c, ¿parece que el avión viaja a mayor o menor velocidad (o la misma velocidad) que su velocidad 'real'?

¿Se demostró que la teoría VSL (varias velocidades de luz) era correcta o incorrecta?

¿La información se mueve más rápido que la velocidad de la luz?

¿Cómo sabemos que la velocidad de la luz es la velocidad máxima?

Debido al retraso de la velocidad de la luz, ¿existirá el universo para siempre para alguien muy lejano en el futuro?

Si hay un objeto que cae al suelo, ¿por qué aumenta la velocidad del objeto que cae?

Debido a que el vacío tiene propiedades específicas y la luz viaja a una velocidad constante en el vacío, ¿puede el vacío ser el marco de referencia universal? ¿Por qué o por qué no?