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能否用“波长*频率”来测量单程光速?前提是什么?
[楼主] 作者:gguutt  发表时间:2004/10/25 10:35
点击:549次

关于速度如何测量的问题,感谢各路高手指点迷津。我的理解是问题归结为能否有一种已知速度的信号用于对钟,因此问题又回到了起点。还望各路高手继续指点迷津。
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 [2楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/10/25 11:31 

一直都是这么测的,问题如何扣除 Doppler 部分?
    这个问题容易得到狡辩。Yanghx 是这个问题的专家。在这个论坛就这个问题讨论了 4、5 年了,文字堆积如海,长长一本书。复杂是谬论的避风港,复杂的问题留给人的最后是无奈!!!

※※※※※※
‘形象的世界’讨论些什么东西?这是一个讨论自然哲学、基础物理的地方。 http://thales.bbs.xilu.com/ ‘形象的世界’是一本‘和天地宇宙对话’的书,以相对论为背景讨论科普物理问题的书,让大家走近二十世纪以来的现代物理世界。
 [3楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/25 12:53 

不可以这么测!

用“频率*波长”来测光速,涉及两个物理量。

首先看频率,1967年第十三届国际计量大会决定“秒是铯133原子基态的两个越精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间”。按此定义复现秒的准确度已超过1×1013

因此,本质上,铯133的某个特征频率是定义而不是测量的,该频率被定义为9192631770Hz,其它频率与这个频率相比较而得。从测量的目的和含义来看,频率是“可测的”。

现在来看“波长”该如何测量。

波长被定义为波传播方向上某一瞬间两个相邻的同相点的空间距离。这个“瞬间”,涉及了“异地同时”的根本问题。

在光传播方向上,每一点的电矢量都是周期变化的,A点t1时电矢量为最大值,B点t2时电矢量为最大值,能说|AB|就是波长吗?显然不能!因为逻辑上不能说t1,t2“同时”,A,B不是“同一瞬间”的同相点。

而在确定一种已知速度的信号之前,“异地同时”还是一个不可应用的概念。因此不能用定义来测量波长。

那么,用衍射和干涉法能测量光波长吗?似乎能。但仔细推敲,还是不能!

因为衍射或干涉中,条纹距离公式——子波相差整数个波长形成明纹,相差半整数个波长形成暗纹——正是假定了不同方向的子波是等波长的。而由于频率一样,也就等于假定了光速(=频率*波长)是各向同性的!如果不做这一假定,波长是不能测量的。

到此为止,相信大家已经明白,单程光速是逻辑上不可测的。但往返平均光速逻辑上是可测的。我们只能公设单程光速各向同性(惯性系)。

任何新的物理理论,都必须遵循相对论开创的“可测量”标准。不知林林总总的反相理论或“复牛”学派的人士意识到这个问题没有。

包括攻击相对论自洽性的战友们,你们做到了速度测量上的自洽了吗?尤其认为光速可变的人,你的“光速”是如何测量的呢?

 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/10/25 18:06 

现在还无法直接测量可见光频率?

单程光速与往返光速的区别就是计时地点的不同,
前者是在同地点分别两次计时,
后者是在两地点分别两次计时,
这还是那个两地时钟是否同步、同时的问题,


还是先要问:
根据相对论,地面与飞船的时钟实际上是否同步、同时?
如果护相者认为它们实际上不是同步、同时的,
由于飞船的运动,飞船上的时钟发生了实际的物理变化,
就只好请相对论学者们自己先把教科书搞定后再说了?

具体的调节、验证两地时钟是否同步和光速测量方法就不再重复了,
至于用频率*波长的方法测量光速,还没有听说过,
因为首先波长的测量就很难精确,
至于可见光的频率到现在也无法直接计数测量,
现在最高也只能测到微波的频率了,
只能靠尽可能的精确测量波长,然后换算出光频率, 相对论里一般多用的是可见光,比如闪光和“麦-雷实验”等,

现在测量光速的方法估计还是精确计量光往返已知距离的时间,
单程两地也可以,只是对计时器精度要求更高,
因为实际的实验中,要保持两个时钟完全同步很难,
只有在相对论里才有理论上的理想同步---“固有时间”,
不过近光速的电子团速度就是计量同一个电子团通过两点的时间?

至于正和与其他网友常说的“光各向同性”,
意思还是相对各方向上的静止者吧?
我说过了,这只是用来怀疑“以太风”是否存在的问题?
也就是“麦-雷实验”两个互垂方向的光速相等的问题,
这只要用“牛说”或光子说就可以解决了,
但这并不能用来检验光速是否存在相对性呀?对不对?

那么什么实验可以检验光速是否具有相对性呢?
能否先请护相者给出个已有的检验方法?
比如相对一个同方向的“接近者”,哪个实验能证明仍然“同速”吗?
我是提出:多普勒实验可以检验波速的相对性,
是否有人反对?反对的原因呢?

 

 

 [5楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/25 18:55 

实用上精确的光速还是用的“波长*频率”法测定,只不过这时测量光速的结果是决定“米”的长度
频率可以用秒定义所用的铯133谱线的频率呀。这时频率根本就不用测。
 [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/10/25 19:47 

9,192,631,770不是数出来的?换算来的?

三棱镜只能把各频率的光分开,
却无法测量光的频率?
光栅也可以分光,还可以近似测量单色光波长,
但也不能测光频率,

光谱仪也就是一个三棱镜或光栅而已,
要求用标准三棱镜或光栅分光,
在某标准频率的光与折射或衍射角度有了确定的关系后,
才能近似刻画出有规律的刻度,由刻度读出其它光的频率,
可是那些“标准频率”也是由标准光速/波长换算出来的呀?
总之某个折射角度是与波长对应的,
通过换算,当然也可以与频率相对应,
但根本无法与“计数法”相比,
因为“频率计”是真的计数一秒钟内场强峰值出现的次数,
可一秒钟又怎么精确定义呢?这就有点矛盾了,
微波的频率太低,周期---时间间隔就嫌长了,影响计时精度,
铯光的频率是高了,可又无法精确直接计数测量,
现在也只有把光谱仪刻度划分的尽量准确、精确,
以及设法使得待测光谱线的宽度尽量的细了?
比如用铯元素的光谱在强磁场下,分裂出的谱线精细结构, (至于原子束可能产生的以太冲击波形态就以后再说了,其实这种冲击波会使谱线变得更窄)
其实也只能反映出现在的光谱仪刻度读出精度达到的程度?
如果能精确计数光场强峰值的实际出现次数就不同了,
那样就可以准确的规定:
场强峰值出现9,192,631,770次规定为一秒,

现在所说的9,192,631,770跃迁次数还只是个换算值,
它只反映光谱仪刻度的读出精度,然后大家以此为准,与此相对比较而已?

 [7楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/26 09:58 

这是一种在科学上常用的方法,叫做“后来居上”法?

开始“秒”是用逻辑上不严谨的天文时间拆分来的,后来用这个秒测得铯133的某个频率大致为9,192,631,770HZ,于是反过来“规定”铯133的某个频率精确为9,192,631,7709,192,631,770

其实完全可以规定铯133的某个谱线的10,000,000,000个周期为“1秒”,但这样原来的时间系统就要做可察觉的调整。这样规定本来更合理易记,但为了向下兼容,只好规定一个不伦不类的数字为“秒”了。

光速的定义也是如此,因为先用不太好的办法定义了“米”,光速测出来是小数,后来就取最接近的整数为光速定义,由这样的光速反过来定义“米”,这样新“米”与原“米”的差异就很小,以前的应用系统就不用调整。完全应当准确规定光速为3E8m/s,但也是为了兼容只好规定一个不伦不类的数字为光速了。

希望学习中要体会这种更高层次的逻辑。

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