奇,声波也能穿越真空!
在科学上,“声波穿越真空”具有重要的科学意义,能帮助我们发现波的又一个新共性。其实,声波穿过真空并不是怪事。所有波都有穿过真空的能力,只是声波、电磁波穿过真空的能力不同而已。经研究可知,声波能穿越空气传播,却不能穿越稀薄空气。问题的关键在于,空气分子间都有较大间隙,而且这些间隙都是真空。虽然声波能轻松跨越空气中的小真空间隙,但稀薄空气分子间的真空太大,分子距离超过了限度,分子间的分子力几乎消失,没有了分子力,分子间就不能相互传递振动。因此,声波只能跨越小真空,无法跨越太大的真空。
由此可见,声波和电磁波一样,都能穿过真空,所不同的是,声波仅能穿越小真空。若想让声波跨越大真空,必须解决两个问题:
· 空气分子力太小,使距离大的分子不能传递声波;
· 分子本身质量较大,产生振动难。
如果改用质量更小、作用力更强的粒子——电子作为媒介呢,此时就会发现,这就变成了电磁波。有线电磁波就是以“电子”为媒介,用电子来传递高频振荡。
声波与有线电磁波(如有线电视信号)惊人的相似:
· 在空气中,声波传播是以空气分子为媒介,分子在原点来回振动,并且振动在空气分子中传递的过程。
· 在导线中,只要迫使电子在原点来回高频振荡,振荡就会在电子之间迅速传开, 传遍整个电路。如果在电子振荡信号上加上音频、视频信号,就变成有线电视信号。有线电磁波是以导线电子为媒介,振荡信号在整个电路的电子中迅速传播的过程。
虽然声波、电磁波非常相似,但它们有一个最大的不同点:声波、电磁波穿越真空的能力不同。声波以空气分子为媒介, 空气分子力很小,加上分子质量较大,只有距离很小的分子间才能传递声波,因此,声波只能跨越小真空;但是,电磁波却以电子为媒介,电子不仅质量极小,电子间的相对斥力却非常强(电子荷质比:1.76×1011)。如果一个电容极板上储存万亿个电子高频振荡,这些电子的振荡力能轻松使100公里外导线里电子共振,并实现电信号传播。因此,电磁波不仅能在导线中传播,还能跨越广阔真空远距离传播。
来源:谭铎平科学网博客,作者:谭铎平。
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