Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Основные представления о специальной и общей теории относительности

                      |           |
|?                        |           |
|                         |           |
|>                        |           |
|k                        |           |
|                         |           |
|·                        |           |
|>                        |           |
|r                        |           |
|                         |           |
|- ? t                    |           |
|?                        |           |
|?                        |           |
|.                        |           |
|                         |           |


       Здесь ?- частота волны, а [pic]=  k [pic]  -  волновой  вектор  (k  =
[(?)/(  c)]  -  волновое  число,  [pic]-  единичный  вектор  в   направлении
распространения волны (см. Рис. 11).)
                                    [pic]
                                   Рис. 11
       Выясним закон преобразования частоты и волнового вектора при переходе
в другую инерциальную систему отсчета.  Будем  для  определенности  считать,
что волна распространяется под углом ? к оси 0x, вдоль которой со  скоростью
V движется  "штрихованная"  система  отсчета  S'.  Из  Рис.  11  видно,  что
существуют  пространственно  -  временные  точки,  в  которых  векторы  поля
обращаются в нуль (узловые точки волны - те точки, в которых  косинус  равен
нулю). Ясно, что это свойство  поля  носит  объективный  характер  и  должно
выполняться во всех инерциальных системах отсчета. Отсюда следует, что  фаза
электромагнитной волны должна быть инвариантна!
|                    |
|>                   |
|k                   |
|                    |
|·                   |
|>                   |
|r                   |
|                    |
|- ?t =              |
|>                   |
|k                   |
|                    |
|'                   |
|                    |
|·                   |
|>                   |
|r                   |
|                    |
|'                   |
|                    |
|-?' t'.             |
|                    |


В декартовых координатах это условие принимает вид:
|kx x +ky y + kz z -? t = kx' x' |(24)       |
|+ky' y' + kz' z' - ?' t'.       |           |
|                                |           |


Поскольку x, y, z, t связаны с x', y', z', t' преобразованием Лоренца , то
для обеспечения инвариантности фазы необходимо, чтобы выполнялись
преобразования
|?' =                                           |(25)       |
|?- V kx                                        |           |
|[pic]                                          |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|  ________                                     |           |
|?1 - V2/c2                                     |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|,   kx' =                                      |           |
|kx - V/c2 ?                                    |           |
|[pic]                                          |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|  ________                                     |           |
|?1 - V2/c2                                     |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|                                               |           |
|,    ky' = ky,    kz' = kz.                    |           |
|                                               |           |


       Прямой подстановкой формул (25) в соотношение  (24)  можно  проверить
его выполнение.
       Найдем теперь связю между частотой ?0 в  системе  источника  волны  и
частотой ? той же волны в системе наблюдателя.
       Полагая в первой формуле из (25) ?' = ?0,   kx = [(?)/( c)] cos?, где
?-  угол  распространения  волны  относительно  V  в   системе   наблюдателя
(приемника), найдем
|? = ?0            |(26)       |
|                  |           |
|                  |           |
|  ________        |           |
|?1 - V2/c2        |           |
|                  |           |
|                  |           |
|                  |           |
|[pic]             |           |
|1 - (V/c)cos?     |           |
|.                 |           |
|                  |           |


       Эта формула выражает собой эффект Доплера - изменение частоты волны,
вызанное относительным движением источника и приемника.
       При V/c << 1 из (26) имеем
|?? = ?- ?0 =     |
|?0 (V/c) cos?.   |
|                 |


Частота волны возрастает при сближении источника и наблюдателя ( в этом
случае проекция скорости на направление луча V|| = V cos? > 0) и убывает
при их удалении (V|| < 0) продольный эфект Доплера. Если относительная
скорость направлена перпендикулярно лучу зрения (cos? = 0), то уменьшение
частоты представляет собой эффект, квадратичный по V/c:
|?? = -           |
|?0               |
|[pic]            |
|2                |
|                 |
|?                |
|?                |
|?                |
|                 |
|V                |
|[pic]            |
|c                |
|                 |
|?                |
|?                |
|?                |
|2                |
|                 |
|                 |
|                 |
|                 |


- поперечный эффект Доплера.
При выводе последних двух формул учтено, что при V/c << 1
|                                            |
|1                                           |
|[pic]                                       |
|1 - (V/c)cos?                               |
|? 1 + (V/c)cos?,                            |
|                                            |
|  ________                                  |
|?1 - (V/c)2                                 |
|                                            |
|? 1 - (V/c)2/2.                             |
|                                            |


Красное смещение (в сторону волн большей длины) наблюдаемое на Земле в
спектрах излучения далеких галактик по сравнению с эталонными линиями
интерпретируется как эффект раширения Метагалактики (наблюдаемой части
Вселенной) - взаимного удаления галактик друг от друга. В 1928 г. Э.
Хабблом было обнаружено, что скорости разбегания галактик приблизительно
пропорциональны расстоянию до них:
|v ~   |
|H R.  |
|      |


Константа Хаббла H ? 50 ч100 км/(с·Мпк). Значение H-1 ? 13 млрд. лет
определяет время, истекшее с начала расширения Метагалактики при условии
постоянной скорости расширения.


                                 Заключение
       ОТО — завершенная физическая теория. Она завершена в том  же  смысле,
что  и  классическая  механика,  классическая   электродинамика,   квантовая
механика. Подобно им, она дает однозначные ответы на  физически  осмысленные
вопросы, дает четкие предсказания  для  реально  осуществимых  наблюдений  и
экспериментов. Однако, как и всякая иная физическая теория, ОТО  имеет  свою
область   применимости.   Так,   вне   этой   области   лежат   сверхсильные
гравитационные поля, где  важны  квантовые  эффекты.  Законченной  квантовой
теории гравитации не существует.
       ОТО — удивительная физическая теория. Она удивительна тем, что  в  ее
основе лежит, по существу, всего один  экспериментальный  факт,  к  тому  же
известный задолго до создания ОТО (все тела падают в поле тяжести с одним  и
тем же ускорением). Удивительна тем,  что  она  создана  в  большой  степени
одним  человеком.  Но  прежде  всего  ОТО  удивительна   своей   необычайной
внутренней стройностью, красотой. Не случайно Ландау говорил, что  истинного
физика-теоретика можно распознать по тому,  испытал  ли  человек  восхищение
при первом же знакомстве с ОТО.
       Примерно до середины 60-х годов ОТО находилась  в  значительной  мере
вне основной линии развития физики. Да и развитие самой ОТО отнюдь  не  было
весьма активным, оно сводилось в большой степени  к  выяснению  определенных
тонких мест, деталей теории, к решению пусть важных, но  достаточно  частных
задач.
       Вероятно, одна из причин  такой  ситуации  состоит  в  том,  что  ОТО
возникла в некотором смысле слишком рано, Эйнштейн обогнал время.  С  другой
стороны, уже в его работе 1915 года теория была сформулирована в  достаточно
завершенном виде. Не менее важно и  то  обстоятельство,  что  наблюдательная
база ОТО оставалась очень узкой.  Соответствующие  эксперименты  чрезвычайно
трудны. Достаточно напомнить, что красное  смещение  удалось  измерить  лишь
спустя почти 40 лет после того, как было обнаружено отклонение света в  поле
Солнца.
       СТО возникла больше для решения специальных задач и   никоим  образом
не противоречит принципам  ОТО.  Она  лишь  дополнение  реального  состояния
науки с  точки  зрения  потребности  современной  физики  и  естествознания.
Релятивизм не мертв, он лишь отражение  состояния  научно-технической  мысли
того времени.
       Тем не менее, в настоящее время СТО  —  бурно  развивающаяся  область
современной  физики.  Это  результат  огромного   прогресса   наблюдательной
астрономии, развития экспериментальной техники, впечатляющего продвижения  в
теории.

                      Список использованных источников

   1. “Принцип относительности” Лоренц, Пуанкаре
Пред.6789
скачать работу

Основные представления о специальной и общей теории относительности

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ