题目

为什么在密度越大,排列越紧密的介质中,光速会越慢,声速会越快?（从微观物理方面解释）

提问时间：2020-07-24

答案

我们都知道,光也是一种电磁波,在真空中的速度最快,不需要介质,当然,现在相当部分人认为以太是暗物质,它是光的介质.
光在传播中通过通光物质的时候,不可避免的要产生折射,比如射到电子上,然后电子被激发,同时再释放能量,光的方向改变等.通过原子间缝隙的时候也会发生各种现象,但是这里是解释通光问题,就不对这些问题讨论了.
实际上具体到很微观的很短距离的,没有跟任何物质发生接触的光子上,速度仍然是光速,只不过受到介质原子电子等的影响,激发释放过程的时间消耗,以及实际上光跑的总距离的增大,才是影响光子在介质中速度的主要原因.
下面是声速
实际上,声速的传播呢是必须依靠介质的,声音跟水波一样,是一种波,必须依靠物质传播.
所以,传播物质的疏密程度,分子的震动速度,都决定了声音的传递速度.
也不是说所有的密度越大,排列越紧密的介质中的声音速度就越快,比如气体就相反,在氢气中声音的传递肯定比在氮气中的速度快,因为氢气的速度比氮气的快,气体的运动速度跟分子量成反比.
当然,在固体中又恰恰相反,因为一般排列紧闭的晶格的原子分子震动速度越快,所以一般是密度大的传递速度快,这里说的是一般,不是绝对的.
声音的传递时依靠介质原子或者分子的震动与碰撞传递的,自然震动速度快的就传递的快了.