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电磁波源S1和S2频率振幅相同。 设波源频率为f，波源S1运动速度为U。根据多普勒频移原理，移动的波源S1产生频移。 则波源S1相对接收器R1的频率为： f1 = fc/(c+u) 波源S1相对接收器R2的频率为： f2= fc/(c-u) 与静止的波源S2的电磁波产生拍频现象。拍频是两个频率相近振幅相同的两列波发生的干涉现象。拍频的频率是两个波的频率之差。
则接收器R1的测量到拍频频率为 r1 = f – f1 = f – fc/(c+u) = fu/(c+u) 接收器R2的测量到拍频频率为 r2 = f2 – f = fc/(c-u) – f = fu/(c-u) 然后我们让两个接收器R1和R2以S1相同的速度和方向运动。则R1和R2测量到的结果产生多普勒频移。 根据多普勒频移原理 则运动R1测量得到拍频频率变为：r3 = r1(c+u)/c = fu/c 运动R2测量得到拍频频率变为： r4 = r2(c-u)/c = fu/c 实验中R1，R2，S1的运动速度和方向都相同，为了实验稳定操作，将R1，R2，S1固定在一个工作平台上随平台一起移动。让波源S2在工作平台上运动，与地面保持静止。 问题是：根据相对论的光速不变理论，如果以移动平台作为参考系的话，则R1测量到的拍频频率r3应该是fu/(c-u)，R2测量到的结果r4应该是fu/(c+u) 而不是fu/c。
以地面参考系计算和以平台参考系计算，得到的结果怎么会不一样呢？问题出在哪里呢？ 这个实验实际上就是在测量单向光速的实验。 运动波源相对接收器产生频移，频率变为vf/(v+u)。则接收器测量到拍频频率为：r = f – vf/(v+u) = fu/(v+u)。因此可以求得光速v = fu/r – u。
那么问题就应该出在光的速度上。让我们暂时抛开相对论对光速不变的假设，看我们能不能用光速可变来解释这个问题。
我们假设地面为静止参考系，光在地面上各个方向相等，则平台参考系上光速为C+U和C– U。 平台上波源S2相对平台上的接收器R1频率为（光速为c+v）：f3 = f(c+u)/c 平台上波源S2相对平台上的接收器R2频率为（光速为c–v）：f4 = f(c–u)/c 则平台上接收器R1测量到拍频频率为：f(c+u)/c – f = fu/c 平台上接收器R1测量到拍频频率为：f – f(c–u)/c = fu/c 这个实验只有用光速可变才能解释。光速真的不变吗？值得反思。 |
