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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: ５０　光是由运动得比光更快的粒子发出的。
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月06日16:59:25 星期二), 站内信件



阿西莫夫《你知道吗--现代科学中的一百个问题》
５０　光是由运动得比光更快的粒子发出的。那么，既
　　　然没有任何东西能运动得比光更快，又怎么可能
　　　有光呢？

　　我们常常说，粒子不能够运动得“比光快”，“光速”
是速度的上限。
　　实际上，如果我们单单这样说，那是说得不够完全的，
因为光在通过不同媒质时，它的传播速度并不相同，光在真
空中的行进速度最快。在这种场合下，它以每秒
３００，０００公里的速度运动。这个速度就是终极速度。
　　因此，如果想把话说得确切一些。我们就应该这样说：
粒子的运动速度不能够“快于真空中的光速”。
　　光在通过真空以外的任何其他透明媒质时，它的传播速
度总是小于真空中的光速，有时甚至要慢很多。光在某一特
定的媒质中行进得越慢，当它从真空中以倾斜的角度进入这
种媒质时，它受到偏折（折射）的角度就越大。偏折的大小
是由一个称为“折射率”的物理量决定的。
　　把真空中的光速除以某一特定媒质的折射率，就得出光
在这种媒质中的速度。在一般的压力和温度下，空气的折射
率约为１．０００３，所以光在空气中的速度等于
３００，０００除以１．０００３，即每秒约２９９，９１０
公里。这比真空中的光速小９０公里／秒。
　　水的折射率是１．３３，普通玻璃的折射率是１．７，
而钻石的折射率是２．４２。这就是说，光在水中的传播速
度为每秒约２２４，０００公里，在玻璃中为每秒约
１７６， ０００公里，在钻石中只有每秒约１２３，２００
公里。
　　粒子的运动速度不能快于每秒约３００，０００公里，
但是，即使在水中，它们也确实能够以每秒约２５６，０００
公里的速度运动。当它们的速度这样大时，它们在水中的行
进速度就超过水中的光速了。事实上，除了在真空中以外，
粒子在任何一种媒质中的运动速度都有可能超过那种媒质中
的光速。
　　在非真空媒质中运动得比光快的粒子，会发出一种蓝光
作为它的尾迹。这种尾迹的角度大小，取决于这个粒子在媒
质中的速度比光在同一媒质中的速度快多少。
　　最先观察到比光快的粒子所发射出的这种蓝光的，是一
个名叫巴维尔·切伦科夫的俄国物理学家，他在１９３４年
报道了这件事。因此，这种光就被称为“切伦科夫辐射”。
１９３７年，另外两个俄国物理学家——伊利亚·弗兰克和
伊戈尔·塔姆——把这种光同粒子和光在那种媒质中的相对
速度联系起来，从而解释了为什么会有这种光。结果，这三
个人获得了１９５８年的诺贝尔物理学奖。
　　人们已经设计出一种特殊的仪器——切伦科夫计数器，
用来探测这种辐射，并测定它的强度和发射方向。
　　切伦科夫计数器特别有用，因为它只对速度非常高的粒
子才起作用，并且很容易根据这种光的发射角度估计出这些
粒子的速度。能量极高的宇宙线的运动速度已经非常接近真
空中的光速，因此，它们就是在空气中也会产生切伦科夫辐
射。
　　快子——这是人们所假设的一种只能以超过真空中光速
的速度运动的粒子——即使在真空中也应该会留下一道非常
短暂的闪光。因此，物理学家希望能依靠探测这种切伦科夫
辐射，来证明快子是确实存在的（如果它真的存在的话）。

阿西莫夫《你知道吗？--现代科学中的一百个问题》
科学普及出版社   1984年




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