நவீன இயற்பியல்
ஒளி-கடிகார நேர விரிவாக்கம்
β-ஐ உயர்த்துங்கள் — நகரும் ஒளி கடிகாரம் மெதுவாக ஒலிப்பதை (Δt = γ Δt₀) மற்றும் கம்பி சுருங்குவதைப் பாருங்கள்.
ஒளி-கடிகார நேர விரிவாக்கம் — ஊடாடும் நவீன இயற்பியல் உருவகம். β-ஐ உயர்த்துங்கள் — நகரும் ஒளி கடிகாரம் மெதுவாக ஒலிப்பதை (Δt = γ Δt₀) மற்றும் கம்பி சுருங்குவதைப் பாருங்கள். நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
நேர விரிவாக்கம்
β-ஐ உயர்த்துங்கள் — நகரும் ஒளி கடிகாரம் மெதுவாக ஒலிப்பதை (Δt = γ Δt₀) மற்றும் கம்பி சுருங்குவதைப் பாருங்கள்.
ஒரு ஒளி கடிகாரம், கண்ணாடிகளுக்கு இடையே ஒரு ஃபோட்டானை மீண்டும் மீண்டும் குதிக்க விட்டு துடிப்புகளை எண்ணுகிறது. நகரும் கடிகாரங்கள், ஆய்வக சட்டகத்தில், காரணி γ = 1/√(1−β²) மூலம் நீண்ட சுற்றுப் பயண நேரங்களை அளக்கின்றன. ஒரே நேரத்தில் நீளச் சுருக்கம் c-ஐ மாறாமல் வைக்கிறது—சிறப்பு சார்பியல் சிந்தனை சோதனைகளின் கரு.
- Δt = γΔt₀
- γ = 1/√(1−β²)
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
ஒரு 'ஒளி கடிகாரம்', இரண்டு கண்ணாடிகளுக்கு இடையே ஒளிப் புள்ளியை துடிக்கச் செய்கிறது, சுற்றுப்பயணத்திற்கு ஒரு முறை டிக் செய்கிறது. முழு கடிகாரமும் உங்களுடன் சார்பாக உயர் வேகத்தில் நகர்ந்தால், நீங்கள் அது ஒரே மாதிரியான ஓய்வில் உள்ள கடிகாரத்தை விட மெதுவாகவா, வேகமாகவா, அல்லது அதே வீதத்திலவா டிக் செய்வதாக கவனிப்பீர்கள்?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- மெதுவாக — நகரும் கடிகாரத்தின் ஒளிப் புள்ளி, (பார்வையாளரின் சட்டத்திலிருந்து) நீளமான சதுர பாதையைப் பயணிக்க வேண்டும், எனவே ஒவ்வொரு டிக்கும் அதிக நேரம் எடுக்கும்.
- வேகமாக — இயக்கம் கடிகாரத்தை வேகப்படுத்துகிறது.
- அதே வீதம், கடிகாரத்தின் இயக்கம் எதுவாக இருந்தாலும் ஒளி எப்போதும் c வேகத்தில் பயணிக்கிறது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- வேகப் பங்கு β = v/c
நீங்கள் அளப்பவை:
- லாரன்ஸ் காரணி γ
- விரிவாக்கப்பட்ட நேரம் Δt (µs)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- light-clock-dilation முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். கடிகாரத்தின் ஒவ்வொரு டிக்கும் உள்ள முறையான நேரம் 1 µs நிலையானது.
- லாரன்ஸ் காரணி மற்றும் விரிவாக்கப்பட்ட-நேர வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கடிகாரத்தின் வேகத்தை (ஒளி வேகத்தின் பங்காக, β = v/c) அமைத்து, கவனிக்கப்பட்ட விரிவாக்கப்பட்ட நேரத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
நேர விரிவாக்கம் — Δt = γ Δt₀
v = βc வேகத்தில் நகரும் ஒரு கடிகாரம், நிலையான சட்டத்திலிருந்து கவனிக்கப்படும்போது, லாரன்ஸ் காரணியால் மெதுவாக இயங்குவதாகத் தெரிகிறது: Δt = γ·Δt_proper, இங்கே γ = 1/√(1 − β²) ≥ 1. இந்த விளைவு அன்றாட வேகங்களில் புறக்கணிக்கத்தக்கது, ஆனால் β 1-ஐ அணுகும்போது வியத்தகு அளவில் இருக்கும்.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒரு முயற்சிக்கு, γ = 1/√(1 − β²) கணக்கிட்டு, பின்னர் முறையான நேரம் 1 µs பயன்படுத்தி Δt = γ·Δt_proper கணக்கிடுங்கள். இரண்டையும் அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- குறைந்த வேகங்களில் γ ஏன் 1-க்கு அருகில் (கிட்டத்தட்ட எந்த விரிவாக்கமும் இல்லை) இருக்கிறது, ஆனால் β 1-ஐ அணுகும்போது கூர்மையாக உயர்கிறது — ஒளி-கடிகாரத்தின் சதுர பாதை, கடிகாரத்தின் வேகம் ஒளி வேகத்தின் குறிப்பிடத்தக்க பங்காக மாறும்போது மட்டுமே வியத்தகு அளவு நீளமாகிறது — என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- நகரும் கடிகாரத்துடன் பயணிக்கும் ஒருவரின் பார்வையில், அவர்களின் சொந்த கடிகாரமே சாதாரணமாகத் தெரிகிறது — பூமியில் உள்ள ஒரு கடிகாரம் மெதுவாக இயங்குவதாகத் தெரிகிறது. சார்பு இயக்கத்தில் உள்ள இரண்டு பார்வையாளர்களுக்கு இடையே நேர விரிவாக்கம் ஏன் சமச்சீராகத் தோன்றுகிறது, மற்றும் இது ஒரு முரண்பாடு அல்ல — இரண்டு செயலற்ற பார்வையாளர்களும் சமமாக சரியானவர்கள், ஏனெனில் அவர்கள் எந்த தூரத்து நிகழ்வுகள் ஒரே நேரத்தில் நடக்கின்றன என்பதில் ஒத்துக்கொள்வதில்லை (ஒரே நேரத்தின் சார்பியல்), எனவே இருவரும் சீரான இயக்கத்தில் இருக்கும்போது 'யார் உண்மையில் மெதுவாக' என்று வாதிட எதுவும் இல்லை — என்று விளக்குங்கள்.
- GPS செயற்கைக்கோள்கள், சிறப்பு-சார்பியல் நேர விரிவாக்கம் (பிளஸ் உயரத்தில் பலவீனமான ஈர்ப்பிலிருந்து ஒரு பொது-சார்பியல் விளைவு) அளக்கக்கூடிய கடிகார இழப்பை ஏற்படுத்தும் அளவுக்கு வேகமாக நகர்கின்றன, இது அமைப்பின் வடிவமைப்பில் சரிசெய்யப்படுகிறது. இந்த சிறிய விளைவை புறக்கணிப்பது, இறுதியில் ஏன் அர்த்தமுள்ள GPS இடம் கண்டறிதல் தவறுகளை உருவாக்கும்?
- 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
- ஒளி-கடிகார நேர விரிவாக்கத்திற்கு வருக
- சார்பியல் அமைப்பைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- நகரும் கடிகாரங்கள் மெதுவாக ஓடும்
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.
சிறப்பு சார்பியல்: நேர விரிவாக்கம்