光波與聲波為什么在真空中一個可以傳播，一個不可傳播原因是什么？在回答這個問題之前，我們要弄先明白真空是什么 。真空是怎么被發(fā)現(xiàn)？1641年意大利數(shù)學(xué)家托里拆利在一根長為1m的管子內(nèi)加滿水銀，然后很緩慢的將管口倒轉(zhuǎn)在一個盛滿水銀的盆內(nèi)，這時管子內(nèi)水銀柱的高度降為 76 cm，而玻璃管最上方無水銀的24cm地帶就是“真空”狀態(tài) 。簡單來說，就是把一個密閉空間內(nèi)的空氣抽出來之后，就產(chǎn)生了真空 。物理學(xué)中給真空的定義是指在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài) 。人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱為真空 。事實上，物理學(xué)中的真空是相對地球大氣而言的，在地球大氣層之外的宇宙太空才是最接近真空的 。這是因為在太空里沒有地球大氣所包含的各種氮、氧、氬、二氧化碳、水等分子 。有趣的是，據(jù)NASA的科學(xué)家稱，外太空的味道聞起來類似于煎牛扒、加熱后的金屬或者焊接?xùn)|西的味道 。在簡單的了解真空是什么之后，我們再來討論光波和聲波能否在真空中傳播、以及怎么傳播 。光波物理學(xué)中定義光是指所有的電磁波譜，光是由光子為基本粒子組成，具有粒子性與波動性，所以也稱為波粒二象性 。人眼只能看到電磁波譜的一小部分 ?？梢姽庾V范圍大約為390～760nm，不可見光有紅外線（波長大于760nm），紫外線（波長小于380nm），x射線及遠(yuǎn)紅外線等 。光波與聲波雖然類似，但并不相同，光波屬于電磁波，所以光的傳播不需要介質(zhì)，并且光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播 。電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動 。例如，在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后將這些信號由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播 。而在另一地點，人們利用接收機接收到這些電磁波后，又將其中的電信號還原成聲音信號，這就是無線廣播的大致過程 。一般來說，凡是電磁波（也就是廣義上的“光”）在真空中的傳播速度都是一樣的，約為30萬公里/秒（真空中光傳播的速度是宇宙間物質(zhì)運動的最快速度） 。,但不同的介質(zhì)對不同波長的光的阻礙作用是不同的,所以光在不同的介質(zhì)中速度是不同的 。光速的計算方式真空中光的波速為c，它等于波長λ和頻率f的乘積c=λv目前公認(rèn)的光速數(shù)值是：c=299792.458km/s≈3×10^5km/s聲波首先來說，在真空中沒有可供聲波傳導(dǎo)的介質(zhì),所以聲波在真空中是不可傳播的 。下面簡單來說說聲波如何傳播：聲音的本質(zhì)是聲波，而聲波是一種機械波，需要依靠彈性介質(zhì)來傳播 。聲波前進(jìn)的過程是相鄰的介質(zhì)粒子之間的接力賽，它們把波動形式向前傳遞，但它們自己仍舊在原地振蕩，也就是說介質(zhì)粒子并不跟著聲波前進(jìn) 。具體來說，就是聲源的振動引起臨近的介質(zhì)跟著一起振動，形成了疏密相間的縱波（波的傳播方向與振動方向一致），并向四面八方擴散開來，這就是聲波產(chǎn)生的原因 。按頻率來分的話，頻率為20Hz~20kHz之間的聲波稱為可聽波，即人耳能分辨的聲波；頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波；頻率在20kHz~1GHz的聲波稱為超聲波；頻率大于1GHz的聲波稱為特超聲或微波超聲 。聲波可以在固體、液體或是氣體介質(zhì)中傳播，介質(zhì)密度愈大，則音速愈快 。在空氣中，音速又會依空氣之狀態(tài)（如濕度、溫度、密度）不同而有不同數(shù)值 。如攝氏零度的海面音速約為 331.5m/s(1193 km/h)；一萬米高空之音速約為 295m/s(1062 km/h)；另外每升高1攝氏度，音速就增加0.607m/s 。如何測量和計算聲波速度在1635年有人用槍聲來測聲速，以后方法又不斷改進(jìn)，到1738年巴黎科學(xué)院利用炮聲進(jìn)行測量，測得結(jié)果折合為0℃時聲速為332米/秒，與目前最準(zhǔn)確的數(shù)值331.45米/秒只差0.15%，這在當(dāng)時“聲學(xué)儀器”只有停表和人耳和情況下，的確是了不起的成績 。經(jīng)過嚴(yán)格推導(dǎo)，聲速公式為：式中ρ為介質(zhì)的密度；K稱為體積彈性模量，dp、dρ分別為壓強和密度的微小變化 。對于液體和固體，K和ρ隨溫度和壓強的變化很小，主要是隨介質(zhì)不同而異，所以在同一介質(zhì)中，聲速基本上是一個常數(shù) 。對于氣體，K和ρ隨壓強和溫度的變化很大,故按體積彈性模量的定義，以用下式計算更為方便：rr