揭秘光围绕地球一圈所需时间及相关光学知识

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首先，让我们了解光围绕地球一圈大约需要多久。太阳与地球之间的距离约为1.58×10^-5光年。1光年等于94605亿公里，约合6300个地球半径。光速为每秒30万公里，因此太阳光到达地球的时间大约是8.3分钟。

接下来，我们来探讨光的传播。光在均匀介质中沿直线传播，但当遇到不同介质时，其传播方向会发生改变，依然保持直线传播。在非均匀介质中，光通常沿曲线传播。这些传播路径可以通过费马原理来确定。光在各个方向上传播，亮度越高，越难以察觉其扩散。当光亮度较低时，从光源到参照物的光会随着距离的增加而扩散，直至消失。而当光源与参照物距离极近时，光的形状即为光源的真实大小。光的传播方向与亮度、光源与参照物的距离密切相关。传播过程中，每个点都是一个次波点源，发射的是球面波。当光源面积远大于波长时，所有球面波的积分结果近似为等面积、同方向的柱体，表现为直线传播，但实际上也存在发散现象。

光的传播规律包括：在同种均匀介质中沿直线传播，这一点可以通过小孔成像、日食、月食以及影子等现象得到证实。几何光学，撇开光的波动本性，以光的直线传播为基础，研究光在介质中的传播及物体成像规律。几何光学中，光线代表光的传播方向，物体被视为无数物点的组合。几何光学在解决光学技术问题时，常被采用。

几何光学中光的传播规律有三：一是光的直线传播规律；二是光的独立传播规律，即两束光在传播过程中相遇时互不干扰，仍按各自路径继续传播；三是光的反射和折射定律，即光在传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分反射，一部分折射。

关于光速，17世纪以前，天文学家和物理学家普遍认为光速是无限大的。伽利略首先对此提出质疑，并进行了实验，但由于光速太快，实验装置简陋，未能成功。1676年，丹麦天文学家罗默首次成功测量了光速。1849年，法国科学家斐索在实验室中成功测出了光速。1973年，美国标准局的埃文森采用激光方法测定光速，结果为（299792485+1.2）米/秒。1975年第15届国际计量大会确认了这一光速作为国际推荐值。1983年第17届国际计量大会上，米的新定义为“真空”中光在1/299792458秒时间间隔内行程的长度。因此，光速已成为定义值，精确度为零，无需再进行精密测量。长度单位米、时间单位秒都是通过这个定义值直接联系起来的。

狭义相对论的基本原理之一是光速不变原理，这与光速定义为一固定值是一致的。尽管如此，至今仍有研究者在更高精确度下检验光速是否恒定。

除了真空，光能通过的物质称为（光）介质，光在介质中的传播速度小于在真空中的速度。例如，光在水中的速度为2.25×10^8米/秒，在玻璃中的速度为2.0×10^8米/秒，在冰中的速度为2.30×10^8米/秒，在空气中的速度为3.0×10^8米/秒，在酒精中的速度为2.2×10^8米/秒。

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