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 elavate 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 — liikunud 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
Aeglasenemine — 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 (laheneb sellega, missugune vaatleja tegelikult viitereaame vahetab).
- 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 elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.