ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффект Допплера и аберрация света из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Эта разность обусловлена только кинематическим эффектом замедления времени. Совпадение теоретических результатов с измеренными на опыте рассматривается как доказательство не вызывающего сомнения релятивистского замедления хода движущихся часов. [c.651] В 1974 г. парадокс близнецов был подтвержден экспериментально на ускорителе в ЦЕРНе (Европейский центр по ядерным исследованиям, Швейцария). Ускоренные мю-мезоны удерживались магнитным полем на круговой орбите радиуса 5 м в течение свыше 150 МКС. За это время они совершали более 10 оборотов. Энергия мезонов превышала энергию покоя примерно в 12 раз, так что 1/У 1 — р = 12. Поэтому ожидаемое время жизни мезона в лабораторной системе должно составлять 2,2 -12=26,4 мкс. Опыт дал для этого времени 26,37 0,05 мкс. [c.651] Формулы (107.2) и (107.4) описывают эффект Допплера, а формулы (107.3) и (107.5) — аберрацию света. [c.653] Происходит смещение частоты в длинноволновую область спектра во втором порядке по р. Это — чисто релятивистский эффект, невозможный в классической (дорелятивистской) теории. Он называется поперечным эффектом, Допплера. [c.654] Для установления физического смысла поперечного эффекта Допплера предположим, что мимо наблюдателя прошел цуг из N волн. Наблюдатель измерил по своим часам время прохождения этого цуга и нашел для него значение t. Очевидно, ю = 2nN t. Найдем длительность того же процесса по часам системы 5. Для этого надо отметить показания таких часов в моменты прохождения начала и конца цуга мимо наблюдателя. Разность этих показаний и определит длительность цуга t по часам системы 5. Опять можно написать ю = 2nNИ и, следовательно, со /о = tlf. В этих измерениях время f измеряется с помощью одних и тех же часов, неподвижных относительно наблюдателя, а для измерения времени t надо пользоваться различными часами системы S, синхронизованными между собой. Поэтому часы наблюдателя надо рассматривать как неподвижные , а все часы системы S — как движущиеся (см. 106, пункт 2). Но движущиеся часы идут медленнее неподвижных, причем/// = 1/1 — Р , а потому со = ю ]/ 1 — р . Таким образом, поперечный эффект Допплера есть не что иное liaK проявление релятивистского эффекта замедления хода движущихся часов. Тем же эффектом объясняется появление квадратного корня У 1 — Р в формулах (107.2) и (107.4). [c.654] В одном из опытов при напряжении на трубке 6788 В ожидаемое смещение, вычисленное по напряжению, должно было быть бЯ = —0,00116 нм, а вычисленное по линейному допплеровскому смещению 0,00109 нм. Опыт дал бЯ = 0,0011 нм. Подобное согласие получалось и при других напряжениях на трубке. [c.655] Телескоп надо наклонить на такой же угол, но уже назад. Скорость орбитального движения Земли У л 30 км/с, так что а Vi w Л) 10 рад 20,5 . [c.656] Подчеркнем особо, что явление аберрации света не имеет никакого отношения к самой скорости движения звезд относительно Земли. Оно отражает только изменение скорости этого относительного движения, обусловленное движением Земли. Вот почему аберрация света одна и та же для всех звезд, хотя их скорости относительно Земли весьма различны. [c.657] Этой формулой в ньютоновской корпускулярной теории и определяется угол аберрации. При малых углах а она совпадает с релятивистской формулой (107.13), если пренебречь квадратичными членами по р. Если бы к движению световой корпускулы применить релятивистский закон сложения скоростей (с учетом того, что скорость корпускулы по абсолютной величине равна с), то получились бы в точности прежние релятивистские формулы (107.10). Наблюдение аберрации света не позволяет, следовательно, сделать выбор Между волновой и корпускулярной теориями света. [c.657] В связи с этим затронем один вопрос, поставленный в эфирной теории света. Что будет с углом аберрации, если телескоп для его измерения заполнить водой На этот вопрос эфирные теории света давали различный ответ, в зависимости от того, какие предположения вводили они о движении эфира относительно Земли и т. п. Опыт был поставлен Эйри в 1871 г. Оказалось, что при заполнении телескопа водой угол аберрации не изменяется. Объяснение этого результата в теории относительности не представляет затруднений. Для простоты рассуждений обратим направление распространения света, предположив, что источник света помеш,ен в главном фокусе объектива телескопа. Поскольку нет никакого эфира, в системе отсчета, где телескоп покоится, вода или воздух, заполняющие его, а также стекло самого объектива телескопа оптически изотропны. В этой системе отсчета лучи выйдут из телескопа параллельно главной оптической оси, независимо от того, заполнен ли телескоп водой или не заполнен. Для определения угла аберрации надо выполнить переход к движущейся системе отсчета S. Но это можно сделать для волны, уже вышедшей из телескопа. Направление этой волны совершенно не зависит от того, какой средой заполнен сам телескоп. Н аличие телескопа и этой среды на таком переходе никак не отразится. Следовательно, и угол аберрации не будет зависеть от среды, заполняющей телескоп. [c.658] Вернуться к основной статье