声音的传播需要介质,比如空气、水和铁。但光的传播不需要介质,它们可以在真空中传播。那么,声音和光有什么区别呢?为什么声音不能在真空中传播,而光却可以呢?
声波声音其实属于机械波,其本质是机械振动的传播,而机械振动依赖于介质。当物体发生振动时,比如敲打桌子,这种振动会带动空气中的分子出现有规律的振动,由此声波会在空气中传播开来。如果没有介质,振动就无法传播,所以声音不能在真空中传播。
一般而言,物质的密度越大,温度越高,声音的传播速度越快。声音在0摄氏度空气中的传播速度为331米/秒,在25摄氏度空气中的传播速度为346米/秒,在水中的传播速度为1500米/秒,在铁中的传播速度为5190米/秒,在真空中的传播速度为0米/秒。
另外,力的传播也是机械波的形式,本质上是材料原子间的电磁力作用,其传播速度与声音在该材料中的传播速度一样,例如,力在铁棒中的传播速度为5190米/秒。因此,如果有人推一下一根长达1光年的铁棒,这根铁棒并不会马上移动,只有当力以5190米/秒的速度传播到1光年之外的另一端时,铁棒才会移动。根据计算,铁棒会在大约57763年后发生移动。
光如何产生?光与声音不同,前者的传播无需介质,可以在真空中传播。从本质上来说,光也是波,它们统称为电磁波。那么,电磁波是怎么产生的呢?
光的产生与电子运动有关。当原子核周围的电子吸收能量时,它们会跃迁到不稳定的更高能级,然后又会辐射出电磁波,从而跃迁回更低能级,达到稳定的状态。