пользователей: 21209
предметов: 10450
вопросов: 177346
Конспект-online
зарегистрируйся или войди через vk.com чтобы оставить конспект.
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

I семестр:
» Физика

Скорость света движущегося источника

Если источник света движется со скоростью V, то, согласно принципу относительности классической физики, скорость света в направлении движения источника должна быть v+c, а в противоположном направлении v-c.

 Рассмотрим один из экспериментов, который вполне определенно говорит нам, что скорость света, излучаемого движущимся источником, будет одинаковой в любом направлении. Этот эксперимент провели Филиппас и Фокс (T.Filippas & J.Fox, 1963).

В качестве “источника света” использовался Pi^o мезон, распадающийся на два %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- кванта (фотоны с большой энергией). Его время жизни меньше 10^-16 с. Pi^o мезоны образовывались при облучении водородной мишени Pi^- мезонами по реакции:

%D0%B3%D1%88%D0%B4%D0%B3%D1%88%D0%B4%D1%(30.1)

Если в реакцию вступал Pi^- мезон с малой кинетической энергией, то кинетическая энергия образующихся Pi^o мезонов была одинаковой и, соответственно, их скорость была равна v=0.2c. Это условие выполнялось, поскольку детекторы, регистрирующие %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- кванты от распадающихся Pi^o мезонов, располагались в направлении, перпендикулярном направлению движения падающих на мишень Pi^- мезонов.

Схема установки приведена на рис.30.1. От источника И Pi^- мезонов (синхроциклотрон) пучок через коллиматор К попадал на мишень (жидкий водород в сосуде Дьюара), в которой образовывались Pi^o мезоны. Поскольку их время жизни мало они распадались на %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- кванты в пределах мишени. Вектора скоростей Pi^o мезонов могут быть ориентированы по-разному: в направлении детектора D1 (а), в направлении детектора D2 (б), в направлении перпендикулярном к направлению на детекторы (в). В последнем случае из закона сохранения импульса видно, что %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- кванты в детекторы не попадут.

Итак, видим, что в эксперименте могли регистрироваться только %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- кванты, испущенные либо по направлению движения источника, либо испущенные в противоположном направлении.

Рис.30.1

%D0%B3%D1%88%D0%B4%D0%B3%D1%88%D0%B4%D1%

Промежуток времени между импульсами, полученными от детекторов D1 и D2, измерялся с помощью время-амплитудного преобразователя (ВАП). Импульс детектора D1 запускал схему (Старт), а импульс детектора D2 останавливал ее (Стоп). Для того чтобы схема срабатывала во всех случаях, в линию сигнала Стоп вводилась дополнительная задержка  ~10 нс.

Данная схема (основываясь на классической физике) для случая (а) давала бы разность во времени прихода импульсов большую, а для случая (б) меньшую величину.

Рис.30.2

%D0%B3%D1%88%D0%B4%D0%B3%D1%88%D0%B4%D1%

Действительно, исходя из классических представлений, на кривой зависимости числа отсчетов от времени должно быть два пика, разнесенных по времени на величину 2L/v, равную ~ 3 нс для L~0.5м (рис.30.2 пунктирные кривые). В действительности регистрировался только один пик, ширина которого ~2нс была меньше ожидавшегося временного сдвига между импульсами.

Рис.30.3

(Reprinted figure with permission from T.A.Filippas and J.G.Fox, Phys.Rev., 135, B1071 (1964). Copyright (1964) by the American Physical Society)

%D0%B3%D1%88%D0%B4%D0%B3%D1%88%D0%B4%D1%

На рис.30.3 приведена кривая из цитируемой работы. Импульсы с ВАП попадали на анализатор импульсов (АИ), в котором импульсы определенной амплитуды записывались в определенном канале. По оси абсцисс масштаб 9.2+-0.2 канал/нс. Существенно сдвинутые боковые пики  для 32 и 217 каналов связаны с образующимися в реакции (30.1) нейтронами.

Результат эксперимента однозначно говорит нам, что скорость %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- квантов (электромагнитных волн с малой длиной) не зависит от движения источника. В любой системе отсчета скорость фотона одинакова и равна c. Другими словами, скорость света – величина инвариантная: c=inv.

Подобные эксперименты проводились и с другими движущимися с релятивистскими скоростями источниками %D1%8B%D0%B2%D0%BC%D1%8B%D0%B2%D0%BC(2).- квантов, в частности таким источником была и пара электрон-позитрон, центр масс которой мог двигаться со скоростью с/2. Полученные результаты также подтверждают инвариантность скорости света.


17.10.2014; 00:10
хиты: 189
рейтинг:0
Естественные науки
физика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2016. All Rights Reserved. помощь