光传播需要介质,宇宙空间是没有真空的,在宇宙空间存在有
背景辐射,也就是低密度的
电磁波。光传播就是高密度的电磁波向低密度电磁波传播,其中的低密度电磁波就是光传播的介质。
光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质,而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播,而不能为光沿直线传播。光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的,此时光就不是直线传播了。
用波动学解释光的传播:传播途中每一点都是一个次波点源,发射的是球面波,对光源面(一个有限半径的面积)发出的所有球面波积分,当光源面远大于波长时结果近似为等面积、同方向的柱体,即表现为直线传播,实际上也有发散(理想激光除外)。比如手电发出的光有很明显的发散。光的亮度越强大,离照明
参照物越近,光的单色性越好,发散越不明显。当光源半径与波长可比拟时积分时的近似条件不成立,积分结果趋向球面波,即表现为衍射。
光具有能量,根据
能量守恒定律,能量在不停的有方向的转化,所以光在不停的转化为其他物质,同时具有方向,这个方向就是我们观察到的速度方向,而转化为其他物质就是我们所说的需要介质才能传播。本质上是光转化为了这个介质,表现出来的现象就是光的传播需要介质。
真空的定义有争议,我一个一个来区分。
真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态,是一种物理现象。
按照这个定义,宇宙中没有空气,所以是真空的。
狭义相对论等狄拉克之前的物理理论中的真空则特指不存在任何物质的空间状态。