物理を少し勉強したのですが、数式を解釈することができず挫折しました。

そこで直感的に物理についてとりわけ光の正体について知りたいのですが、光とは質量ゼロの物質と考えることができるでしょうか?
また質量がゼロということはエネルギーが無限大ですか?
また光自体は光速で移動しているので特殊相対性理論によるとい時間の進み方はゼロということになりますか?

光というものをどうとらえたらよいのかわからず、整理するヒントが欲しいです、よろしくお願いします。

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A 回答 (3件)

最近の高校物理によれば、


1. 素粒子の一種
2. 電界が磁界を作りその磁界が電界を作り伝播していくエネルギー
というような説明があるかも。

中学理科では
屈折率に応じた速度
というような記述があるかも。

マックスウェルの式の前に変位電流の概念を受け入れないといけない。

教科書には静止質量ゼロと書いてあるでしょう。
フォトンから見た時間に関しては媒体中の光速度をどう解釈するかが第一。
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科学雑誌「ニュートン」の07年7月号で光について特集しています。

バックナンバーは手に入りにくそうなので、公立の図書館にはあると思います。
なにかしらのとっかかりのヒントにはなると思いますよ。
かく言う私も、この号を読んではいるのですが、じゃぁ今、光とはナンだと言われても、すぐには説明できません。それくらい難しい問題だということでしょう。
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高校の物理ですか??


大学の物理はさっぱりわからない素人です。
短大の物理の先生に、「光って曲がることはないのですか?」と質問したことがあります。「成層圏だと、曲がることもありますよ。」とのことでした。遠い星の光はこの地球に届くまでに何億光年もかかっているのだとか…。イメージだけなら、すごくすごく小さな光の粒がはるばる旅している感じでしょうか。音は波長という波で計算するのが案外簡単で、サイレンなどの来るときと去る時の音の高さの違いは高校でも計算できますが、光は難しそうですね。
原子力発電所や科学館の展示などで、地球の外から飛んでくる何とか線をたまにぽろんという音で拾う装置がありますよね。
あとは虹や海や空や山の景色を見ていると、遠くの山ほどかすんで淡く、曇りの日は海の色もさえません。夕焼けや朝焼けの赤い色を見るたびになんで赤い色は波長が長く、夕方にこんなに広がるのかしら…。と考えてしまいます。
太陽光と電気の明かりはまた違うのでしょう。
面白いですね。微分積分がわからなく、難しい物理の計算はしたことがありません。運動方程式は好きですが、ニュートンが考えた微分積分は、できるクラスメイトは、「考えるものじゃなくて使うもんだよ」とつぶやいていました。
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教えてgooはすぐに開きます。 遅い原因はなんなのか?また早くする方法があるなら教えてください。

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Aベストアンサー

 他の方の仰る様に、アクセス先のWebサイトの作成形態や、利用ルーターの設定MTU数値が規定外数値だったりすると、アクセス先のパケットロスが生じる為にアクセスしにくい、若しくは開けないWebサイトが出てきたりします。
 一応念のためですが、ルーターのMTU設定値を確認してみて下さい。最適数値は、NTT東エリア等の通常のBフレッツコースですと1454が最適値で、Bフレッツ・プレミアムやNTT設備にCTU利用環境でしたら、1438です。

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 光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?また、宇宙船内の光は速度cで進みます。とすると宇宙船a内のライトは宇宙船にとっては観測者bに対して(1+99/100)cとなり、宇宙船にとっての観測者に対するライトの速さは光速を超えてしまうのですか?うまく表現できませんが、どこに間違いが有るのか教えてください。

Aベストアンサー

>ライトが船内の前方へ到達する時間をkとします。とすると観測者bから見た到達時間はkより多くかからなければなりませよね。
はい。

>光速の99%なんで、到達するのがスローに見えるのでしょうか?
観測者bから見ても光はcで進みます。
宇宙船の前方は光から逃げる形になるわけで、光が追いつくのに時間がかかる、というだけの事です。

>光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?
いいえ。
相対論に基づいて光速を超えられないと解釈されているのは、もしそれができたとすると、因果律が破れるからです。


>また、宇宙船内の光は速度cで進みます。とすると宇宙船a内のライトは宇宙船にとっては観測者bに対して(1+99/100)cとなり、宇宙船にとっての観測者に対するライトの速さは光速を超えてしまうのですか?
はい、「観測者aから見た,光の速度と観測者bの速度の差」はcを超えます。
しかし、それは
「観測者aから見た,光の速度(と観測者aの速度の差)」
「観測者bから見た,光の速度(と観測者bの速度の差)」
のいずれとも異なりますので、光速度不変の原理と矛盾するものではありません。

>ライトが船内の前方へ到達する時間をkとします。とすると観測者bから見た到達時間はkより多くかからなければなりませよね。
はい。

>光速の99%なんで、到達するのがスローに見えるのでしょうか?
観測者bから見ても光はcで進みます。
宇宙船の前方は光から逃げる形になるわけで、光が追いつくのに時間がかかる、というだけの事です。

>光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?
いいえ。...続きを読む

Q光プレミアムでの速度測定

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Aベストアンサー

一応誤解を解いておこう.
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パソコン(T451/58E)のコントロールパネルのネットワークとタスクの表示 のとこは、144.0Mbps(時々72.0Mbpsになったりしますが)


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ですが、これってどんなもんですか?。 また、これがフレッツ光ネクスト スーパーハイスピード隼?に変わったら速度どれくらいアップしますか?。最大1Gbpsとのことですが、実効速度?は実際いくつくらいになりますか? 1Gbpsとはいかなくとも今より間違いなく早くなるですか?(何倍かにはアップしますか?)。 スマホ や パソコン のサイトへのアクセス 読み込み時間 がその何倍か分短くなるのですか? 単純計算ですが

Aベストアンサー

No.1です。実は1個上の質問でうっきうきで質問してたりしますが、
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>違うものになりグレードアップ という感じですか?
これがまさにその通りです。なので誰も何も何倍になるって保証は言えないんです。全般的には上がると言えるが、それを保証することは絶対にできない、って感じです。

Q光速、質量

光速一定の原理はマイケルソン・モーリーの実験結果から経験的に得られたものですか。
相対論もこれを前提に導かれています。
しかし、なぜ一定なのでしょうか。
人類の経験則なのか、あるいは理論的に導かれうるのでしょうか。

質量(エネルギー)保存の法則も経験則なのでしょうかあるいは理論的に導かれるのでしょうか

Aベストアンサー

光速度一定の原理はご存知のとおり、現時点では実験結果に過ぎません。
相対論は光速度一定の原理により導かれたというのは逆で、相対論を成立させるために光速度は一定である、と仮定したわけです。すると存外に面白い結果が得られたので光速度は一定であるとしておいた方が幸せ、ということですね。
将来的に相対論が破綻すれば、光速度一定の原理も見直されるでしょう。今のところ反証はないようですが。
これ以外にも重力定数/プランク定数など、現在の宇宙論には「マジックナンバー」がたくさんあります。なぜそれがその値なのか?ということを完璧に説明できる理論は今のところないようです。

最新の宇宙論である超ひも理論でも、理論を成立させるために宇宙は10次元であるという仮定を必要としますが、なぜ10次元なのか、そしてなぜそれが一見4次元に見えるのか、については謎のようです。

エネルギー保存則(熱力学第1法則)も「いままでの実験結果を満足させるための仮定」であるようです。したがって、もし永久機関が出来たとしても不思議はありません。熱力学関連の理論は根本的な見直しを要求されるでしょう。
幸いなことに(?)、今までのところそのようなことはないようですが。

参考URL:http://homepage3.nifty.com/iromono/kougi/ningen/node46.html

光速度一定の原理はご存知のとおり、現時点では実験結果に過ぎません。
相対論は光速度一定の原理により導かれたというのは逆で、相対論を成立させるために光速度は一定である、と仮定したわけです。すると存外に面白い結果が得られたので光速度は一定であるとしておいた方が幸せ、ということですね。
将来的に相対論が破綻すれば、光速度一定の原理も見直されるでしょう。今のところ反証はないようですが。
これ以外にも重力定数/プランク定数など、現在の宇宙論には「マジックナンバー」がたくさんあります...続きを読む

Q回線速度測定について

いまNTTのフレッツ光を使ってます。

ネットにある測定サイドで回線速度を測定したら、【あなたの回線速度は5.987M】かなり遅いです。
しがし、NTTの顧客情報サービスサイドにある回線速度測定で測定したら、
【あなたの回線速度は94.034M】

どっちが正しいですか?
その理由も教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

他のかたの回答の通り、どれも正しいし、条件が違えば速度もいろいろです。


> ネットにある測定サイドで回線速度を測定したら、【あなたの回線速度は5.987M】かなり遅いです。

この測定サイトは、プロバイダの混み具合と、プロバイダへの接続回線等々の「混み具合もを含んだ」測定サイトです。
何処かに、時間によって混んだ所や、回線が細い所(ボトルネックと言う)があると、パケットデータの流れが遅延して、これが回線が遅いと見えるわけです。



>  しがし、NTTの顧客情報サービスサイドにある回線速度測定で測定したら、【あなたの回線速度は94.034M】

NTTの顧客情報サービスサイドとは、正しい名称は、NTT東(西)の「サービス情報サイト」で、旧「フレッツスクウェア」のことですね。(名称が変更になったと、画面に出ています)
こちらの測定サイトは、プロバイダの混み具合も、プロバイダへの接続回線等々も、「含んでいない」測定サイトです。
この測定サイトはNTT東(西)のフレッツ網内での測定サイト、プロバイダや回線等の混み具合に影響されません。

なお、この、NTT東(西)の「サービス情報サイト」(旧フレッツスクウェア)は、NTT東(西)のフレッツ契約のインタネット回線だけに無料で接続できるサイトです。
フレッツ契約以外のインタネット回線は、接続出来ません。
フレッツ契約なのに、NTT東(西)の「サービス情報サイト」へ接続出来ないかたは、接続用の設定が出来ていないと思われます。

フレッツ契約かどうかを確認するには、NTT東(西)からの請求書・契約書等のインタネット回線にフレッツと付いているなら、フレッツ契約です。
または、プロバイダとの請求書・契約書等の料金プラン名に、やはり、「フレッツ」、または、「FOR フレッツ」と付いているなら、フレッツ対応のインタネット回線です。

他のかたの回答の通り、どれも正しいし、条件が違えば速度もいろいろです。


> ネットにある測定サイドで回線速度を測定したら、【あなたの回線速度は5.987M】かなり遅いです。

この測定サイトは、プロバイダの混み具合と、プロバイダへの接続回線等々の「混み具合もを含んだ」測定サイトです。
何処かに、時間によって混んだ所や、回線が細い所(ボトルネックと言う)があると、パケットデータの流れが遅延して、これが回線が遅いと見えるわけです。



>  しがし、NTTの顧客情報サービスサイドにある回線...続きを読む

Q物理量が取りうる最大値は無限大ですかい?

物理量が取りうる最大値は無限大ですかい?

質量とか長さとか電流とか力とかの物理量ってのは、最小値はゼロ(絶対値で)で良いんですけど、最大値としては無限大の値を取ることがありますか?

われわれが今いる宇宙のなかでの話にしてほしいんですけど、素人的に考えると、質量という物理量は宇宙の総質量を超える値を取ることができない(それ以上は意味無い)と思うんですよね。計算過程で一時的に100万倍程度になっても良いけど、つまりこの場合は無限大ではない。かな。

一方、長さなんてのは、宇宙空間で適当な曲線ってのを考えて、トポロジーとかなんとかで、ぐるぐる回り続ける線の長さを表そうと思ったら取りうる最大値っては、際限なくて、無限大ってのもありえんのかな、と。

条件:
1.今の、この宇宙の中での物理学としてください。(ビッグバン仮説を是としてください)
2.理論物理学でお願いします。(数学でごまかさないでください)
3.物理量によって、最大値有限と最大値無限がある場合、それぞれ一つづつ教えていただければ結構です。


実はね、時間という物理量の最大値は無限大かどうかを知りたいんですけどね、まず、それ以外の物理量の最大値ってのを教えてもらって、あとはね、こちらで想像しようかなって思っているんです。

どうぞよろしくお願いします。

物理量が取りうる最大値は無限大ですかい?

質量とか長さとか電流とか力とかの物理量ってのは、最小値はゼロ(絶対値で)で良いんですけど、最大値としては無限大の値を取ることがありますか?

われわれが今いる宇宙のなかでの話にしてほしいんですけど、素人的に考えると、質量という物理量は宇宙の総質量を超える値を取ることができない(それ以上は意味無い)と思うんですよね。計算過程で一時的に100万倍程度になっても良いけど、つまりこの場合は無限大ではない。かな。

一方、長さなんてのは、宇宙空...続きを読む

Aベストアンサー

 お礼、ありがとうございます。

>1.ビッグバン宇宙仮説を採用したので、最初は宇宙全体の質量は有限である。

 いいえ。開いている場合、密度無限大で大きさ無限大から始まったと考えてよいです。

>2.宇宙が膨張してるので、観測可能な宇宙の外側にも天体が離れてゆく。

 その通りです。

>3.しかし、観測可能な宇宙の質量と観測不可能は宇宙の質量は、有限であり、「不定」である。

 観測不可能な部分では質量の総量は無限大です。密度は有限ですが大きさが無限大ですから、掛け合わせたものも無限大です。


>1.宇宙は閉じていない。

 おそらくそうです。

>2.したがって、宇宙はBig Freezeに向かう。

 おそらくそうです。

>3.Big Freezeに向かうが、永遠にBig Freezeにはならない(漸近線問題)

 物理量は時間も含めて連続ではないので、有限の時間で絶対零度になると思われます。

>4.したがて、すべての物理量のうち、時間のみは無限に、、、(?)待てよ、やっぱ漸近線問題かな。

 それでも(局所)慣性系での時間は今までと何も変わりません。それを使って張り巡らせた系で計算しても何も変わらないでしょう。時間の流れがなにかに漸近するということは、やはりブラックホール表面での時間停止くらいでしょう。これとて、ブラックホールに対して自由落下すればその制限はなくなりますが。

 熱的死に関する流れはおそらくこんな具合です。熱的死に近づいても、偶然のエントロピー低下で起こっていた最後の核融合も燃料が尽きて終わる。しかし、ブラックホールの事象の地平面からのホーキング輻射は止まない。やがてブラックホールは次々に輝きだす。そしてそれらも終わり、宇宙は静まり返る。しかし、その後に陽子があちこちで崩壊を始め、またもや宇宙を明るくする。それが尽きて、ようやく宇宙は本当の熱的死を迎える。

 他の方へのレスですが気になりまして。

>ブラックホールの近くでは空間が曲がっているために、そこから発せられる無限の重力はブラックホールの近傍以外に効力を与えることがなく、

 確かにブラックホールは事象の地平面という時間の止まった面で覆われており、あらゆる因果関係はその向こう側から出てくることはありません。しかし重力は出続けています。これは、超新星爆発を無視して静かに収縮してブラックホールになると単純化して考えた場合、遠方から見ていてブラックホールになる前と後で重力の強さは変わりません。よくある計算問題が示す答えを言えば、最初からブラックホールの中心に全ての質量があるとして計算した重力の強さはブラックホールになる前後はもちろん、その星のあらゆる修すく過程で変化はしません。

 お礼、ありがとうございます。

>1.ビッグバン宇宙仮説を採用したので、最初は宇宙全体の質量は有限である。

 いいえ。開いている場合、密度無限大で大きさ無限大から始まったと考えてよいです。

>2.宇宙が膨張してるので、観測可能な宇宙の外側にも天体が離れてゆく。

 その通りです。

>3.しかし、観測可能な宇宙の質量と観測不可能は宇宙の質量は、有限であり、「不定」である。

 観測不可能な部分では質量の総量は無限大です。密度は有限ですが大きさが無限大ですから、掛け合わせ...続きを読む

Q複数の速度測定で結果バラバラ

光回線の開通により速度測定をしてみたのですが
サイトによってえらく差があるのですが・・・。

使用回線:NTT西 フレッツ 光ネクスト ファミリータイプ
------------------------------------------------------------
測定条件 精度:高 データタイプ:圧縮効率低
下り回線 速度:86.34Mbps (10.79MByte/sec) 測定品質:99.5
上り回線 速度:36.18Mbps (4.523MByte/sec) 測定品質:98.9
測定サーバー:東京-WebARENA
測定サイト http://netspeed.studio-radish.com/


■速度.jp スピードテスト 高機能版 回線速度測定結果
http://zx.sokudo.jp/ v3.0.0

回線種類/線路長/OS:光ファイバ/-/Windows XP/
サービス/ISP:光プレミアム ファミリータイプ/その他
サーバ1[N] 16.1Mbps
サーバ2[S] 17.1Mbps
下り受信速度: 17Mbps(17.1Mbps,2.13MByte/s)
上り送信速度: 32Mbps(32.1Mbps,4.0MByte/s)
診断コメント: 光プレミアム ファミリータイプの下り平均速度は
31Mbpsなので、あなたの速度は少し遅い方ですが、
もし無線LANを使用している場合は問題ありません。(下位から30%tile)

PCはバイオノート ペンティアム4 2.4G メモリ1Gです。
この測定ってどのように判断すればいいのですか?
下の測定が正しいならちょっと遅いような気がしますが・・・。
何か設定があるのでしょうか??

光回線の開通により速度測定をしてみたのですが
サイトによってえらく差があるのですが・・・。

使用回線:NTT西 フレッツ 光ネクスト ファミリータイプ
------------------------------------------------------------
測定条件 精度:高 データタイプ:圧縮効率低
下り回線 速度:86.34Mbps (10.79MByte/sec) 測定品質:99.5
上り回線 速度:36.18Mbps (4.523MByte/sec) 測定品質:98.9
測定サーバー:東京-WebARENA
測定サイト http://netspeed.studio-radish.com/


■速度.jp スピードテスト 高機能版...続きを読む

Aベストアンサー

速度測定サイトの中で正確なところであれば、そのサイトのある環境とユーザーの環境の間の速度を測ります。
ですから、速度測定サイトが違う場所にあれば、結果は当然変わってきます。
ある意味どの測定結果も本当です。

ただ、2つほどよくある原因で正確ではない結果が出ることがあり、1つは速度測定サイトの負担が高すぎて回線に余裕があるのに速度が低めに出る場合、もう1つは速度を測るユーザーのPCの性能など、環境が悪く速度が遅めに出る場合です。

しかし、速度測定をするのはたいていの場合、最大速度を知るためであるため、遠く離れた海外のサイトで速度を測って、遅いなぁという結果が出てもあまり意味はありません。
ですから、自分の回線からより近く、太い線でつながっている信頼できる速度測定サイトの結果を信用するのがよいと思います。

フレッツの場合、フレッツスクエアに速度を測る場所があり、ここで計るとインターネットのバックボーンの影響を受けずに正確な数値が得られます。
http://flets.com/customer/tec/square/speed/speed1.html など
フレッツ以外でも例えばeoなどのプロバイダは、自己のネットワーク内に独自の速度測定サイトを持っているのでそう言ったところを利用するのも方法です。

それらが無い場合は、インターネット上のサイトを利用するしかありませんが http://netspeed.studio-radish.com/ などが正確な結果を出しているように思います。
ある程度混雑の影響を受けるため、正確な結果を得たいのなら、最も空いている平日の午前4時頃に利用すると良いかと思います。

注意しなければならないのは、これらの方法で計った言わば最高速度はネット上では出ない場合がほとんどという事です。
ネット上では相手までの回線全てが影響しますから、最適な環境で測った速度はほとんどアテになりません。
最高速度を測るのは、問題のない環境で接続できているかの確認、他の人と比べて早いかどうかといった事に使われることが大抵です。

お使いになっている環境を見る限りPCの性能は不足していないと思いますよ。
上りがやや遅いですが、これはAFDの設定で改善できるかもしれません。
Nettuneを使用すれば簡単に設定できます。
あるいは、無線LANを使っているならそれくらいで妥当だと思います。

速度測定サイトの中で正確なところであれば、そのサイトのある環境とユーザーの環境の間の速度を測ります。
ですから、速度測定サイトが違う場所にあれば、結果は当然変わってきます。
ある意味どの測定結果も本当です。

ただ、2つほどよくある原因で正確ではない結果が出ることがあり、1つは速度測定サイトの負担が高すぎて回線に余裕があるのに速度が低めに出る場合、もう1つは速度を測るユーザーのPCの性能など、環境が悪く速度が遅めに出る場合です。

しかし、速度測定をするのはたいていの場合、最大...続きを読む

Q光速で移動すると前方から来る可視光が紫外線になりますか?

非常に大きな速度で移動すると,前方から来る普通の可視光が紫外線になったりしますか?(青方偏移?)

例えば,将来,光速に近いロケットが開発されたとすると,可視光を目指して進んだ時に,紫外線に弱い材料は劣化するのでしょうか.

そのような場合,後ろから来る光は赤方偏移しますね?すると,止まっていたときには紫外線だった電磁波が可視光として見えるようになるのでしょうか?

Aベストアンサー

>非常に大きな速度で移動すると,前方から来る普通の可視光が紫外線になったりしますか?(青方偏移?)
>そのような場合,後ろから来る光は赤方偏移しますね?すると,止まっていたときには紫外線だった電磁波が可視光として見えるようになるのでしょうか?

正解です。移動する系(例えば電子)から正面を見ると、光子のエネルギーがγ(=1/Sqrt[1-(v/c)^2])倍、つまり波長が1/γに見えます。したがって、光速の約95%で動けば、可視光が紫外光に見えます。もっと速ければ、X線やγ線に見え(?)ます。

ついでに言うと、光速に近い速度で移動する電子が見る紫外やX線は、電子によって散乱されます。この散乱光を実験室で見ると(速い速度で移動しながら放射していると考えても良いので)更に、ドップラーシフトして、短い波長に見えます(散乱光の波長は、大体 1/(4γ^2) になる)。これを「逆コンプトン散乱」といいます。この原理によって、高エネルギー電子ビームとレーザービーム(赤外でも可視でも何でも良い)とを正面衝突させて、γ線パルスを作ることができます。見る角度が軸から離れるにつれて、放射は長波長になります。(回答No.1の方の星虹も、これと同じでしょう)

もうひとつついでに、相対論では真横から見ても、ドップラーシフトはゼロではありません。したがって、必ずしも正面衝突させる必要は無いのです。

実験と理論とはきれいに一致していますし、もっと高度な応用もされています。No.2の方の「理論だけの段階」というのは、誤解です。

>非常に大きな速度で移動すると,前方から来る普通の可視光が紫外線になったりしますか?(青方偏移?)
>そのような場合,後ろから来る光は赤方偏移しますね?すると,止まっていたときには紫外線だった電磁波が可視光として見えるようになるのでしょうか?

正解です。移動する系(例えば電子)から正面を見ると、光子のエネルギーがγ(=1/Sqrt[1-(v/c)^2])倍、つまり波長が1/γに見えます。したがって、光速の約95%で動けば、可視光が紫外光に見えます。もっと速ければ、X線やγ線に見え(?)ます。

つい...続きを読む


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