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波运动研究
天津 赵建涛 内容摘要:本文认为，多普勒现象是波与运动物体的相对速度变化引起的自然现象。作者通过观察水波的运动现象，确定了波运动的三个规律。1.波相对于惯性系波源阻力为零时频率不变，波长不变。2.波相对于运动的观测点，频率变化，波长不变。3.波运动遇到阻力时，波长变化频率不变。 关键词:波，波源，频率，波长，相对频率，相对波长，阻力，负阻力 一．波与波源的相对运动 1.观察发现： 波相对于惯性系波源，阻力为零时频率不变，波长不变。我们把这一规律称为波运动的第一定律。 2.波运动的数学表达式：v＝λυ（式中v代表速度，λ代表波长，υ代表频率。） 二.水波的相对运动试验1 在平静的水面上设一水波发生器。设定水波向周围扩散的速度是0.4m/S，频率4HZ，波长0.1M。在距波源中点两米处设观测点。在波源发出水波同时，ABC三个物体分别以0.1M/S 0.2M/S和0.4M/S的速度从波源的中点临空沿波的运动方向运动；当水波到达观测点时，D物体以0.2M/S的速度从观测点临空向波源中心运动。 观测发现：水波相对于A的频率是3HZ，水波相对于B的频率是2HZ，水波相对于C的频率是0HZ，水波相对于D的频率是6HZ。 1. 根据水波与运动物体的相对频率和相对波长计算相对速度 根据波长换算公式计算相对波长λ1=υ×λ/υ1 (式中υ代表频率，λ代表波长υ1代表相对 频率，λ1代表相对波长。) 相对于A物体 波长为 0.1334M 相对于B物体 波长为 0.2M 相对于C物体 波长为 0M 相对于D物体 波长为 0.067M 根据v＝λυ计算相对速度 A v=3×0.1334M =0.4M/S B v=2×0.2M =0.4M/S C v=0×0M=0M/S D v=6×0.0667M= 0.4M/S 计算结果1：水波与同速同向运动物体相对速度为零，与异速运动物体相对速度不变。这个结果与实际观察不符。 2．正确地进行波速度计算 根据速度公式V =L/T得知：一切物体相对运动的速度，等于相对运动距离和参照系时间的比值。在波速度公式v＝λυ中，代入频率变化计算出来的相对波长，计算波和其它运动物体的相对速度，完全违背了这一原则。 我们以实验1物体A为观测点观测波的运动，如图所示。 在坐标系中可以看出，波与A的空间位移没有造成相对波长的变化，一秒钟内第一个波沿坐标系由零点向右移动了0.4M,同时物体A也沿坐标系由零点向右移动了0.1M，而第四个波的位移距离不包括在第一个波与A物体的相对运动距离之内。所以计算两者的相对速度，只计算单位时间内相对频率（前三个频率）和原波长的积是正确的计算方法。 例如：根据v＝λυ1公式计算相对速度（式中v代表速度，λ代表波长，υ1代表相对频率。） A v=3HZ×0.1M=0.3M/S B v=2HZ×0.1M=0.2M/S C v=0HZ×0.1M=0M/S D v=6HZ×0.1M=0.6M/S 这样的计算结果与客观实际相符。 3.试验结论: 以上观测和计算证明：多普勒现象是由于波相对于运动物体的速度变化引起的自然现象。 波和观测点发生相对运动时，波的相对频率与观测点的相对速度成正比，相对波长不变。波与观测点的相对速度等于单位时间内相对频率与原波长的积。 我们把这一规律称为波运动的第二定律。 三.水波相对运动试验2 在流入等于流出的平静水域中设一水波发生器。观测发现水波各方向运动的波长不一致。如图所示。 将进水处和静水处的水波进行同一时间对比，频率不变，波长减小，波长的变化随水流的速度增加而加剧。将出水处和静水处的水波进行同一时间对比，频率不变，波长增加，波长的变化随水流的速度增加而加剧。通过分析得知：发生上述现象的原因如下： 1.水是水波运动的载体，在进水处由于水流动和水波的运动方向相反，水流使波运动的阻力增加，水波通过和进水水流的速度合成降低了速度。在出水处由于水流动和水波的方向相同，水流形成了波运动的负阻力，水波通过和出水水流的速度合成增加了速度。 2.水波的频率是波源的震动形成的，当波源震动频率不变时，水波波长决定于介质的阻力系数。所以，当外力引起波速变化时，不能改变波自身的频率，只能通过改变波长来改变波的速度。 因此，外力引起的波速变化等于波源频率和相对波长的积与时间的比值。数学表达式：V=λ2υ（式中V代表速度，λ2代表外力引起变化的相对波长，υ代表频率。） 结论：相对于参照系时间：波运动遇到阻力时频率不变，波长递减与阻力大小成正比；波运动遇到负阻力时频率不变，波长递增于负阻力的大小成正比。 我们把这一规律称为波运动的第三定律。 四.恒星光谱频移和光波的相对速度关系 前文证明多普勒频移是由于波相对于运动物体的速度变化引起的自然现象。在机械波领域，声波领域，都可以取得同样的证明。通过观测还可以发现，同一波源发出的波在不同密度介质中的波长和传播速度不一致，因此波的三定律同样适用于上述领域。到目前为止，虽然观测到光波的多普勒现象，虽然天文学家根据恒星光谱频移计算出恒星于我们的相对运动速度，但是光速随观测点的速度变化而变化这一物质运动规律，还未得到科技界的承认。 我们观测恒星观测不到它的自身，只能观测到它的光。自光波发出的一瞬间，光波和光源就变成了两个相对运动的个体。根据波运动第一定律得知：惯性系恒星发出的光波在真空中相对于自身，频率不变，波长不变。正因为如此，我们通过观测到恒星光波的相对频率变化， 相对波长不变（注1），才能发现光波速度的变化，根据光波速度的变化才能发现恒星运动的相对速度变化。这是一个很简单的逻辑推理结果。 笔者通过对波运动规律的计算分析，认为光波和其它波的相对速度运动规律同性。笔者得出以下推论： 1.根据波运动第一定律：光波阻力为零时，光波相对于惯性系光源频率不变，波长不变。 2.根据波运动第二定律：光波相对于观测点的运动，频率变化。波长不变。 3.根据波运动第三定律：光波相对于做加速度运动的光源，频率不变，波长变化。光波运动遇到阻力时，频率不变，波长变化。 光波射出引力天体时，引力和气体阻力使光波减速；光波射入引力天体时，引力(负阻力)使光波加速，气体阻力使光波减速。 致密天体的引力红移，与光波运动遇到的阻力（引力）无关。 （注1：宇宙膨胀和光速不变存在着不可调和的矛盾。测定出惯性系恒星波源发出的光波，频率变化，波长不变，是证明光速变化的证据。假如测定出惯性系恒星光源发出的的光波，频率变化时波长也同比例变化，排除了测量方法和精度的错误后，宇宙膨胀就另当别论了。） Wave Movement Research Abstract:This article believed that, the Doppler phenomenon is the natural phenomenon which the wave and the mobile relative velocity change causes. The author through the observation wave movement phenomenon, has determined the wave movement three rules. 1. The wave mode regarding the inertia is the wave source resistance is the zero hour frequency invariable, the wave length is invariable. 2. The wave mode regarding the movement observation point, the frequency shift, the wave length is invariable. 3. When the wave movement meets the resistance, the wave length change frequency is invariable. Keywords: Wave，wave source，frequency，wavelength，the relative frequency，the relative wavelength，resistance ，negative-resistance |