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输入计算

真空取 n = 1,空气取 1.000293,水取 1.333,玻璃取 1.5。

数学公式

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结果

光在介质中的速度
299,792,458
米每秒(m/s)
以千米每秒计 299,792.46 km/s
真空中的光速(c) 299,792,458 m/s
折射率(n) 1

什么是光速计算器?

这个计算器用来求光在某种介质中的传播速度。光在真空中的速度最快,也就是著名的物理常数 \(c = 299{,}792{,}458\ \text{m/s}\);但当它穿过空气、水或玻璃等物质时速度会减慢。减慢的程度由介质的折射率(n)来描述。本工具根据 \(v = c/n\) 这一关系,同时给出以米每秒(m/s)和千米每秒(km/s)表示的光速。

如何使用

输入你想了解的介质的折射率即可。常见数值有:真空 \(n = 1\),空气 1.000293,水 1.333,普通玻璃约为 1.5。折射率越大,光被减慢得越多。点击计算,就能看到对应的光速结果。

公式详解

核心公式为:

$$v = \frac{c}{\text{Refractive index } (n)} = \frac{299792458\ \text{m/s}}{\text{Refractive index } (n)}$$

其中 \(v\) 是光在介质中的相速度,\(c\) 是真空中的光速(一个精确定义的数值),\(n\) 是无量纲的折射率——对常见物质而言,它始终大于或等于 1。由于 \(n\) 位于分母上,折射率越大,算出的速度就越小。

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光线在折射率分别为 n1 和 n2 的两种介质交界处发生偏折
折射率越大,速度越慢,光线就越向法线方向偏折。
光线从真空中的速度 c 减慢到较密介质中的速度 v
在介质中,光速从 \(c\) 降到 \(v = c/n\),其中 \(n\) 是折射率。

计算示例

假设光在水中传播,水的折射率为 \(n = 1.333\),那么:

$$v = \frac{299{,}792{,}458}{1.333} \approx 224{,}900{,}569\ \text{m/s}$$ 约合 224,901 km/s。这大约是真空光速的 75%。

常见问题

光能跑得比 c 还快吗?没有任何介质能让光的整体传播速度超过 c。某些特殊情况下折射率会小于 1,从而影响相速度,但绝不会让信息以超过 c 的速度传递。

真空应该用哪个折射率?请使用 \(n = 1\),此时得到的就是完整的真空光速 c。

为什么 c 是一个精确的数值?自 1983 年起,米的定义就以光速为基准,因此 \(c = 299{,}792{,}458\ \text{m/s}\) 在定义上是一个精确且永不改变的常数。

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