সময় প্রসারণ: আলো-ঘড়ির চিন্তা-পরীক্ষণ

1 · প্রত্যাশা করুন

একটি “আলো-ঘড়ি” দুটি দর্পণের মাঝে আলোর স্পন্দন ফেরায়, প্রতিটি রাউন্ড ট্রিপে একবার টিক করে। পুরো ঘড়িটি আপনার সাপেক্ষে উচ্চ দ্রুতিতে চললে আপনি এটিকে স্থির অভিন্ন ঘড়ির তুলনায় ধীরে, দ্রুত, নাকি একই হারে টিক করতে দেখেন?

• ধীর — চলমান ঘড়ির আলো-স্পন্দনকে (পর্যবেক্ষকের কাঠামো থেকে) দীর্ঘতর কর্ণ পথ ভ্রমণ করতে হয়, তাই প্রতিটি টিকে বেশি সময় লাগে।
• দ্রুত — গতি ঘড়িকে দ্রুত চালায়।
• একই হার, কারণ ঘড়ির গতি যা-ই হোক আলো সবসময় c-তেই চলে।

2 · প্রস্তুতি

1. light-clock-dilation প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। ঘড়ির প্রতি টিকের যথার্থ সময় 1 µs-এ স্থির।
2. লরেঞ্জ গুণক ও প্রসারিত-সময় রিডআউট চালু করুন।
3. প্রতিটি ট্রায়ালের জন্য ঘড়ির দ্রুতি সেট করুন (আলোর দ্রুতির ভগ্নাংশ হিসেবে, β = v/c) এবং পর্যবেক্ষিত প্রসারিত সময় রেকর্ড করুন।

3 · ডেটা সংগ্রহ করুন

আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য β (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে প্রসারিত সময় Δt (y-অক্ষ) প্লট করুন। বক্ররেখাটি কি প্রথমে মৃদু উঠে তারপর খাড়া হয়?

4 · বিশ্লেষণ করুন

1. একটি ট্রায়ালের জন্য γ = 1/√(1 − β²), তারপর প্রকৃত সময় 1 µs ধরে Δt = γ·Δt_proper নির্ণয় করুন। দুটোই সারণির সাথে তুলনা করুন।
2. ব্যাখ্যা করুন কেন কম দ্রুতিতে γ প্রায় 1-এ থাকে (প্রায় প্রসারণ নেই) কিন্তু β যখন 1-এর দিকে যায় তখন তীব্রভাবে বাড়ে — আলো-ঘড়ির কর্ণ পথ নাটকীয়ভাবে দীর্ঘ হতে শুরু করে কেবল যখন ঘড়ির দ্রুতি আলোর দ্রুতির উল্লেখযোগ্য ভগ্নাংশ হয়।

5 · বিস্তার করুন

1. চলমান ঘড়ির সাথে ভ্রমণকারীর দৃষ্টিতে স্বাভাবিক লাগে তার নিজের ঘড়িই — আর পৃথিবীর ঘড়িটিই ধীর চলতে দেখায়। ব্যাখ্যা করুন কেন সময় প্রসারণ আপেক্ষিক গতিশীল দুই পর্যবেক্ষকের মধ্যে প্রতিসম দেখায়, এবং কেন এটি প্রতৈল্য নয় (এর সমাধান হয় কোন পর্যবেক্ষক প্রকৃতপক্ষে প্রসঙ্গ কাঠামো বদলায় তা দিয়ে)।
2. GPS উপগ্রহ এত দ্রুত চলে যে বিশেষ-আপেক্ষিক সময় প্রসারণ (সাথে উচ্চতায় দুর্বল মহাকর্ষের সাধারণ-আপেক্ষিক প্রভাব) পরিমাপযোগ্য ঘড়ি-সরণ ঘটায়, যা সিস্টেমের নকশায় সংশোধন করা হয়। এই ক্ষুদ্র প্রভাব উপেক্ষা করলে কেন শেষ পর্যন্ত অর্থপূর্ণ GPS অবস্থান-ত্রুটি হতো?

এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান

← পরীক্ষণে ফিরে যান