Nüüdisaegne füüsika
Valguskella aeglasenemine
Tõsta β — vaata, kuidas liikuval valguskell aeglasemalt tiksub (Δt = γ Δt₀) ja varras lüheneb.
Valguskella aeglasenemine — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Tõsta β — vaata, kuidas liikuval valguskell aeglasemalt tiksub (Δt = γ Δt₀) ja varras lüheneb. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor reaalaja SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Aeglasenemine
Tõsta β — vaata, kuidas liikuval valguskell aeglasemalt tiksub (Δt = γ Δt₀) ja varras lüheneb.
Valguskell loeb tiksusid footoni peegeldamisega peeglite vahel. Liikuval kellad mõõdavad laborisüsteemis pikemaid ringsõiduaegu teguriga γ = 1/√(1−β²). Samaaegne pikkuskahanemine hoiab c muutumatuna — erirelatiivsuse mõtteeksperimentide tuum.
- Δt = γΔt₀
- γ = 1/√(1−β²)
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
„Valguskell“ põrgatab valgusimpulssi kahe peegli vahel, tiksudes korra iga edasi-tagasi reisi järel. Kui kogu kell liigub sinu suhtes kõrgel kiirusel, kas sa näed teda tiksuvat aeglasemalt, kiiremini või samal määral kui identset paigalseisvat kella?
Kaalutavad ennustused
- Aeglasemalt — liikuva kella valgusimpulss peab (vaatleja raamis) läbima pikema diagonaalse tee, seega iga tiks võtab rohkem aega.
- Kiiremini — liikumine kiirendab kella.
- Samal määral, sest valgus liigub alati kiirusel c sõltumata kella liikumisest.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Kiiruse osa β = v/c
Mida sa mõõdad:
- Lorentzi tegur γ
- Venitatud aeg Δt (µs)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava valguskella aeglasenemise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Kella oma aeg tiku kohta on fikseeritud 1 µs.
- Lülita sisse Lorentzi teguri ja venitatud aja näidud.
- Sea iga katse jaoks kella kiirus (valguskiiruse osana, β = v/c) ja kirjuta üles vaadeldud venitatud aeg.
Juhtiv võrrand
Aja venimine (ajadilatatsioon) — Δt = γ Δt₀
Kiirusel v = βc liikuv kell, vaadatuna paigalseisvast raamist, näib jooksvat aeglaselt Lorentzi teguri võrra: Δt = γ·Δt_proper, kus γ = 1/√(1 − β²) ≥ 1. Efekt on igapäevastel kiirustel tühine, aga dramaatiline, kui β läheb 1-le ligi.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses γ = 1/√(1 − β²), seejärel Δt = γ·Δt_proper, kasutades oma aega 1 µs. Võrdle mõlemat tabeliga.
- Selgita, miks γ püsib madalatel kiirustel lähedasel 1 (vaevu märgatav venimine), aga tõuseb järsult, kui β läheb 1-le ligi — valguskella diagonaaltee muutub dramaatiliselt pikaks alles siis, kui kella kiirusest saab märgatav osa valguskiirusest.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Kellegi jaoks, kes reisib liikunud kella KAASA, näib just tema oma kell normaalne — ja Maa kell hoopis aeglaselt jooksvana. Selgita, miks aeglasenemine näib kahe suhtelises liikumises vaatleja vahel sümmeetrilise olevat, ja miks see ei ole vastuolu — mõlemad inertsiaalsed vaatlejad on võrdselt õiged, sest nad ei nõustu selles, millised kauged sündmused on samaaegsed (samaaegsuse suhtelisus), seega pole ühtset „kes on tõeliselt aeglasem“, millega nõustuda, kuni mõlemad püsivad ühtlases liikumises..
- GPS-satelliidid liiguvad piisavalt kiiresti, et erirelatiivsuse aeglasenemine (pluss üldrelatiivsuse efekt nõrgemast gravitatsioonist kõrgusel) põhjustab mõõdetava kella nihke, mille süsteemi disain parandab. Miks põhjustaks selle tillukese efekti eiramine lõpuks tähenduslikke GPS-positsioneerimise vigu?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — A.5 Galilean and special relativity
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Tere tulemais valguskelli dilatatsiooni juurde
- Vali relatiivsuse seadistus
- Vajuta Esita
- Liikuvad kellad jooksevad aeglaselt
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida reaalaja mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.