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黄得民:经典光源运动可能会有横向蓝移?
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2006/12/27 14:22
点击:363次

我画了个示意图,似乎经典的光源运动会出现横向蓝移?
参见:
http://photo.163.com/photos/yanghx22/110519443/2613331475/>

这样的话,铯原子钟的横向取出频率可能会出现微小的蓝移?
而且从图上看,蓝移量也是随原子速度V递增的,
具体的数学分析、推导还不清楚应该怎样做,估计是不难?


 

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 [2楼]  作者:hudemi  发表时间: 2006/12/27 19:16 

我没有细琢磨,按一般说法,经典理论中不会出现横向频移!

按我个人的解释,是有横向频移存在的,则二阶项与相对论的公式完全一致。

另外,我给发了一个新的光速实验方案,不知你收到了没有?请多提意见!

黄德民

[楼主]  [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/27 21:25 

这是光源运动,相对论的预测是产生“横向红移”?
我是用的经典方法,怎么会跟相对论的二阶项一致呢?
再说现在大家不是已经都认为按照相对论的光源运动情况,
只会在原子(光源)速度v的垂直方向测量到红移吗?
我图中用经典方法分析得到的可是兰移,
这与原子钟的实际观测结果是一致的?
以后还可以推导出计算公式,并且看看计算结果与实测值是否接近? 按一般说法的经典方法还遗漏了横向“波行差”的问题呀? 如果“经典”考虑到光行差的话,应该得出运动观测者会得到垂直方向的“横向红移”, 那么光源运动的情况呢?可能还要考虑我图上画的“横向兰移”问题?

雅虎邮箱由于台湾地震,可能出了点问题,
目前还没有收到你的信件,明天再看看,


 [4楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/12/27 22:24 

方向不对
光的传播方向与波前面垂直.因此进入管道的光没有横向蓝移.
[楼主]  [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/28 00:08 

我这是夸张的画法,只是为了说明问题

 

[楼主]  [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/28 00:10 

具体计算,仅供参考

从示意图可看出,
http://photo.163.com/photos/yanghx22/110519443/2613331475/>
可以利用圆的拱高、弦、半径之间的关系计算出“横向兰移波长”(半弦长),

数学手册给出的公式是:
r=(aa+hh)/2h
r:圆半径,
a:半弦长,
h:拱高,
解出:
a=sqr(2rh-hh)

a---横向兰移波长L,
r---原静止波长λ=cT,
h---两波前P1和P2的间距:cT-vT = (c-v)T

代入得横向兰移波长为:
L= sqr[2λ(c-v)T - (c-v)(c-v)TT]
= (c-v)T * sqr[2λ/(c-v)T - 1]
= (c-v)T * sqr[2c/(c-v) - 1]
= (c-v)T * sqr[2/(1-v/c) - 1]

其中(c-v)T是纵向兰移波长,
当v=0时,得:L=cT=λ,

用频率f表达是:
把L=c/f代入:
L= (c-v)T * sqr[2/(1-v/c) - 1]
得横向兰移频率f为:
f=c/L= c /(c-v)T * sqr[2/(1-v/c) - 1]
=[fo/(1-v/c)] /sqr[2/(1-v/c) - 1]
即:
f= [fo/(1-v/c)] /sqr[2/(1-v/c) - 1]
其中分子[fo/(1-v/c)] 显然是经典纵向兰移频率,

假设:k=1/(1- v/c)最后得到经典横向多普勒兰移频率为(光源运动):
f=kfo/sqr(2k-1)

假设铯原子钟的铯原子束速度v=1000米/秒,
fo=9192631770 赫兹,代入得:
k=1/(1- v/c)= 1/(1- 1000/3e8) = 1.00000333334444448
f=kfo/sqr(2k-1) = 1.00000333334444448 * 9192631770 / sqr(2*1.00000333334444448 -1 )
=9192631770.05 赫兹,

这个数值应该是很小了, (注:现在的频率计还难以准确测量出这个小数点后面的0.05赫兹差异) 但是或许可以利用时间积累来观测到?
比如100秒后的振动次数会多出5次,1小时后,会多出180次左右?
1天后会多出4320次,1年后会多出1576800次= 1.7e-4秒 = 0.17毫秒,
即10000年快1.7秒,
显然原子束速度v越小,原子钟的误差越小,所以现在学者们都在设法降低v,
现在最精确的原子钟可以做到150亿年误差1秒,

总之原子钟会变快一点,而且与实验的实测结果相同:v越大,f越大,
是不是与实测数据比较接近就不清楚了,还请黄得民大概询问一下实测情况?
如果与实测数据差的较多,再看看应该怎样修正计算?

 

 [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/12/28 11:58 

图中所画并非横向多普勒效应,而是有纵向成分.画一个反向(p2,p1)运动的图就明白了
[楼主]  [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/28 16:27 

这属于一种特殊情况下的分析方法?

垂直方向接收到的铯原子“横向频率”实际是一个很窄的“频谱带”,
(选频的垂直管道直径也不可能无穷小)
选取振幅最高的频率作为“中心频率”,
由于完全垂直于“横向”的波振面恐怕只有一个,
我分析的就是这种情况,也许其振幅也是最高的,
这个图只是希望解决一些实际的频率兰移问题,

严格的理论分析参见:
http://photo.163.com/photos/yanghx22/101064272/2507772548/>
估计理论上讲是没有横向多普勒效应的,
但原子钟的情况属于一种特殊情况下的分析方法?

 

[楼主]  [9楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/28 17:30 

你说的也有道理,看来这个“原子钟兰移”的问题不简单

也可能是原子束流前方形成了以太冲击波,
使得兰移振幅稍大于红移振幅,
总之这个实际中出现的原子钟频率兰移是比较复杂,
至少是难以用相对论解释的? (原子钟问题属于光源运动的情况, 现在双方都认为按照相对论的话,应该是产生红移)

关键还是需要尽量搞清:
相对论是怎样推导观察者运动时的多普勒公式的,

这个问题正和也不愿意探讨了,
你老兄是自说一套,呵呵,看来也只好以后再说了,


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