光速計算器：時間、距離與介質速度

真空中的光速記作 c，依定義精確等於每秒 299,792,458 公尺。這不是近似值——自 1983 年起，公尺的定義就以 c 為基礎。這個數值是普適常數：它是資訊、能量或物質在空間中傳播的最高速度，且對所有觀察者都相同，不受相對運動影響，是愛因斯坦狹義相對論的基石之一。 光並不總是以 c 傳播。當它穿過水、玻璃、空氣或任何透明物質時，會與材料中的原子互動而減速。真空中的 c 與介質中光速之比稱為折射率 n：v = c / n。在真空中 n = 1；在水中 n ≈ 1.33，因此光速約為 2.25 億公尺/秒；在玻璃中 n ≈ 1.5，因此光速約為 2 億公尺/秒；在鑽石中 n ≈ 2.42，因此光速降至約 1.24 億公尺/秒。 這個計算器支援三種模式。在傳播時間模式下，輸入距離（公尺、公里、英里或光年）和折射率，計算器會回傳光在該介質中走完這段距離所需的時間。在傳播距離模式下，輸入時間間隔和介質，計算器會回傳光在該時間內傳播的距離。在介質中的速度模式下，只需輸入折射率，即可立即看到該材料中的光相速度。 天文距離通常以光行時間來衡量，因為光速本身就提供了換算關係。太陽距地球約 8 分 20 秒的光程。月球距地球約 1.28 光秒。最近的恆星系統半人馬座阿爾法星距離 4.37 光年，這表示我們看到的光是在 4.37 年前發出的。仙女座星系距離約 253.7 萬光年；我們看到的是它在兩百多萬年前的樣子。 在電信與運算領域，光速有限具有實際影響。光纖中的訊號傳播速度約為 c/1.5 ≈ 200,000 公里/秒。倫敦到雪梨的單程延遲（按光纖約 16,900 公里）即使電子設備再快，物理下限也約為 85 毫秒。對於跨越數千公里的海底電纜，這種光速帶來的延遲主導著網路效能。 GPS 與其他衛星導航系統必須精確考量光速有限這件事。訊號以光速從衛星傳到接收器，而即使 1 奈秒的計時誤差也會對應約 30 公分的位置誤差。廣義相對論（重力紅移）與狹義相對論（時間膨脹）共同使衛星鐘每天比地面鐘快約 38 微秒——GPS 系統必須持續進行這項修正，才能維持公尺級精度。