据说由联立求解麦克斯韦方程组可以得出光波是电磁波,具体来说,从麦克斯韦方程组可以推导出电磁波的波动方程,其中电磁波的传播速度由真空中的电磁常数(真空的电容率和磁导率)决定。当将这些常数的值代入波动方程时,得到的传播速度与光速的测量值相符就认为光是一种电磁波,对于现代科学什么都往电磁波概念这个大筐装的做法保持个人的看法。
为了更好地了解光速的规律,让我们先用声波类比来做物质波的测速实验吧:如下图,假设有一列可以从静止加速至声速乃至超声速的飞机,飞机从A1出发,行至A2的时候开始达到声速,经过A2以后就是超声速。
(a)一个观察者静止地站在直线的某点A3对飞机及其发出的声音进行观察:
静止在A3的观察者通过这个实验就会发现:
不管飞机的速度多大,它在某个地点发出来的声音速度都是相对固定不变的,声速是与飞机速度无关的。这种情况下的声速不随声源速度变化而变化(声速不变)的原因一般人很容易就能理解,这是因为声波是独立于声源的运动物质,在这个例子中,一旦飞机发出了声音,声波就与飞机无关了,声速不随声源体飞机速度改变而改变。当飞机在空中作超音速飞行时,会出现一种很有趣的声学现象—-“音爆”:在机头或突出部分,也会像水中快速前进的潜艇一样出现一种楔形或锥形波,当它们向外传播时便互相干扰和影响,然后汇集成一道包罗机头的前激波和一道尾随机尾的后激波,这种波可以用上述的楔形水波来比拟,但激波的厚度很小,经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度立即下降。当这两道激波波及无论哪个空间和物体时,均会感到这种强烈的变化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空气压强变化,就感觉是两声雷鸣般的巨响,这种响声人们就称之为“音爆”。如果是刚好音速飞行,理想状态下(声音的强度不衰减的情况下)的音爆现象应该是一声巨响而不是两声,也就是说在飞机没有到达观察者之前,观察者听不到飞机的声音,飞机在不同位置前后时间发出的声波叠加同时到达人耳的现象。也可以看作是飞机制造在多个声源向观察人发出同时到达声波,这种声波的叠加很难分清接收到的声音是在哪个位置产生的,第一时间听到的超音速飞机声音
