光速与真空介电常数以及真空磁导率的关系 真空介电常数( 二 )
而这里所说的极性,是与电荷散布有关的 。在化学中,极性指一根共价键或一个共价分子中电荷散布的不均匀性 。如果电荷散布得不均匀,则称该键或分子为极性;如果均匀,则称为非极性 。物理上通常以为极性是物体在相反部位或方向表示出相反的固有性质或力气 。物资的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子的极性相干 。
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介电常数又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材质电性能的一个主要数据,常用表现 。它是指在同一电容器中用同一物资为电介质和真空时的电容的比值,表现电介质在电场中贮存静电能的相对才能 。空气和CS2的值分离为1.0006和2.6左右,而水的值较大,10℃时为 83.83 。
所以介电常数是物资相对于真空来说增长电容器电容才能的度量 。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大 。在化学中,介电常数是溶剂的一个主要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的才能 。介电常数大的溶剂,有较大隔开离子的才能,同时也具有较强的溶剂化才能 。
介电常数是指物资坚持电荷的才能,损耗因数是指由于物资的疏散水平使能量丧失的大小 。幻想的物资的两项参数值较小 。而真空介电常数又称为真空电容率,或称电常数,是一个常见的电磁学物理常数,符号为0 。这个已经在上面提到了 。在国际单位制里,真空介电常量的数值为:0=8. 85418781710F/ m(近似值) 。
真空介电常量是物理量在度量时引进的常数( 重要是库仑定律中对电荷量的度量) ,依据麦克斯韦方程组,可推知真空介电常数与其它物理常数的关系:
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。其中,c是光波流传于真空的光速,u0是真空磁导率 。上式可作为真空介电常数的定义式 。
说到这里,我给大家说一点,你不要看到上面好多公式,就头疼了,其实对于科普来说,我们要找的是概念之间的关系 。但作为研讨而言,就要推导和谨严 。我说过我也不是专业科班出生的,所以我尽量按我的懂得,通俗的给大家讲 。文章中涌现的公式,也不是我自己推导,是在百度或者其他资料上找来的,为的是让大家懂得这些关系式中的概念是有接洽的 。
我先通俗来讲讲我的思路,为什么光速和真空磁导率和真空介电常数有关 。光是电磁波,这是大家公认的 。而真空磁导率和介电常数又与电磁性质以及电荷有关,那么怎么能和光速没有关系呢 。
我们现在所定义的光速测量值是在真空条件下得到的,所以磁导率和介电常数也必需具有真空条件,才有一致性和可讨论性 。
最初提到光是电磁波的人是麦克斯韦 。他在总结从库伦定律到安培、高斯、法拉第等人有关电磁学说的全体造诣,在此基本上加以了推广和发展,得出了以自己名字命名的方程组,即麦克斯韦方程组,其重要包含四个方程式,然后再弥补三个描写介质的方程式,总共7个方程式 。通过解这个方程组的特定解,可以得出电磁波在某种介质下的流传速度 。人们发明电磁波在真空的流传速度恰好和真空的光速吻合,后来才肯定光就是电磁波 。
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依据公式:
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所得出的光速值为2.9979108 m*s,和光速的实测值非常接近,在1983年国际计量大会决议采取的真空中光速值为2.9979245810^8 m*s 。c为光速;为真空的介电常数=8.8541878210^(-10) F/m;u0为真空的磁导率=410^(-7) N/A^2 。所以,这种数学表现方法是依据麦克斯韦电磁方程组推导出来的 。
而光速在真空中是一个定值,真空磁导率和真空介电常数也是定值 。它们都具有必定的“恒定性”,这是光速不变原理的一个原因 。而真空磁导率和真空介电常数是与时空背景有关的,所以综合去考量,可以勇敢得出光速为什么是光速,光速为什么不能超出 。
原因就是光速是时空使然,光速恒定有时空背景限制 。而光速不能超出,可以以为光速是一种时空约束态 。物体的能量不可能撼动全部时空,所以物体的速度就不能超出光速 。
所以我在第四十四章中关于光的实质的时候写道:光速【真空】是一种时空约束态,光速为定值是时空使然 。也就是时空告知物资如何活动,这种活动就包括了以多大速度活动 。光是物资,自然就服从时空规律 。
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