洛伦兹速度变换与菲涅耳公式的差别 菲索实验可以用洛伦兹速度变换:(v+u’)/(1+vu’/c2)来解释,也可以用菲涅耳根据以太说提出来的公式u=c/n+(1-1/n2)v来解释。 通常认为菲涅耳公式是洛伦兹速度变换的近似公式。但是,我曾经在一本书上看到过,菲涅耳的计算值比速度变换更精确。鉴于菲涅耳是根据以太说得到的公式,而不是从速度变换简化而来,所以对这两个公式究竟谁更精确,我一直心存疑惑。 但是经过仔细的计算,我终于发现,菲涅耳公式只能在牵引速度v不大的时候成立。 设折光率n=1.5, 牵引速度v=0.9c,代入菲涅耳公式:U=c/1.5+(1-1/2.25)×0.9c=1.17c得到了超光速。 但是如果代入洛伦兹速度变换,就不会有超光速发生的问题: 光在介质中的速度u’=c/n, 所以:u=(0.9c+c/1.5)/(1+(0.9c×c/1.5)/c2=(2.35/2.4)c。 在菲索实验中,u’是光在静止的介质中的速度,它小于c;v是介质的速度,也小于c,所以介质速度对光牵引后的总速度,应该不会大于c。 在速度合成上有两种不同的情况。如果在一个速度为0.6的船上以0.5的速度奔跑,那么他们的合速度应该是1.1。但是在地上以0.5速度奔跑的人如果后面有一个速度为0.6的人不断推他,那么此人的速度至多也不会超过.6。 |