Založ si blog

Éter a relativita

Po dokázaní, že svetlo sú tiež elektromagneticky vlny a šíri sa do priestoru  rýchlosťou c, mysleli si vtedajší vedci, že ten priestor je akási forma hmoty ktorá dáva vlastnosti pre svetlo. Nazvali ho z gréckeho výrazu eather, (éter. Predpokladal ho i Maxwell. Podľa Maxwella sa elektromagnetické vlny šíria priamo. Éter mal byť statický priestor ktorý nedovoľoval elektromagnetickým vlnám šíriť sa rýchlejšie ako predpokladaná rýchlosť svetla vo vákuu c=299 792 458 m/s. Astronomickými meraniami sa ale preukázalo, že v blízkosti hviezd svetlo sa priamočiaro nešíri. Predpokladali, že hmota generuje do éteru tzv. éterový vietor. Dokázať to chcel americký fyzik Albert Michelson. Pokiaľ Maxwell tvrdil, že rýchlosť svetla nezávisí od rýchlosti zdroja, musel mať zdroj svetla veľmi rýchly aby meranie bolo dosť presné. Napadla ho geniálna myšlienka, že môže využiť rýchlosť otáčania zeme okolo slnka je to 30km/s. Je to dosť vysoká rýchlosť na presnejšie meranie. Vytvoril interferometer ktorý mal štyri ramená kolmé na seba a v strede .polopriepustne zrkadlo. Na jednom ramene bol zdroj lúča ktorý bol namierený do polopriepustného zrkadla a rozdelil vlnu na dve polvlny. Jedna preletela cez polopriepustné zrkadlo a druhá sa odklonila v 90°uhle. Na ramenách kde dopadali rozdelené vlny svetla boli obyčajné zrkadla. Odrazené lúče sa na druhej strane polopriepustného zrkadla spojili a v okuláre ktorý bol kolmo na druhom ramene mali vytvoriť kruh. Lúč svetla bol nastavený tak že smeroval v smere točenia zeme.

Tu je tento obrázok index       Opíšem  ho, u je sme rýchlosti otáčania zeme, B je polopriepustné zrkadalo E je obyčajné zrkadlo na konci ramena.

Ramena sú síce majú rozdielne dĺžky ale pre kompenzáciu lúča ktorý ide vodorovne. Musí kompenzovať kvôli tomu že prechádza cez zrkadlo 3 x. Je tam vložená určitá optika ktorá spomaľuje čas preletu svetla na kolmom ramene prostredníctvom rozdielneho lomu svetla . Vzdialenosť u*t1 je vzdialenosť posunutia za čas t1, čo je čas letu svetla z bodu B do E. Vzdialenosť je c*t1=L+ut1. Odrazené svetloz bodu E do bodu B má vzdialenosť c*t2=L-u*t2. Pretože odrazené svetlo sa šíri proti smeru pohybu sústavy,

musí sa vzdialenosť ktorú prejde za čas t2 odrátať od dĺžky ramena L.. Čas t2 je čas letu odrazeného svetla z bodu E do bodu B. Vzdialenosť  u*t2 nie je vyznačená ale posunutie je rovnaké. Úpravou rovníc dostávame časy t1=L/(c-v), t2=L/(c+v). Po spočítaní časov vychádza vzorec t1+t2=(2*L/c)/( 1-v2/c2).  Je to čas letu svetla ktoré letí vodorovne. Vo vzorci sme čitateľa aj menovateľa v zlomkoch sme vydelili c a spočítali. Odrazená vlna ktorá pôjde od polopriepustného zrkadla kolmo prejde veľkosťou prepony pravouhlého trojuholníka do obyčajného zrkadla od ktorého sa potom odrazí pod takým istým uhlom. Vzdialenosť prepony odrazeného lúča od obyčajného zrkadla bude taká istá. Vytvoria sa 2 pravouhlé trojuhoľníky. Veľkosť prepony vypočítame podľa Pytagorovej vety,  (c*t3)2=(u*t3)2+L2. S toho nám vychádza čas pre 2*t3=2(L/c)/ (1-v2/c2). 2*t3 je celkový čas pretože musíme počítať aj čas za ktorý sa svetlo odrazí. S toho je vidieť že časy t1+t2 a čas 2*t3 sa nerovnajú. Predpokladal, že bude pozorovať určitý fázový posuv, zmenšením alebo zväčšením intenzity alebo zmenou posuvu do iného spektra, svetla. Vychýlením ramien aj otáčaním zeme okolo svojej osi sa domnieval, že uvidí v okuláre posunutie lúča zo stredu ktoré sa malo prejaviť vplyvom éterového vetra. Na jeho prekvapenie sa nič také nestalo. V okuláre pozoroval jednotlivé prúžky ktoré boli sfarbené do červena, on použil žlté svetlo.

Osvetlil to až Einstein. Nevie sa či Einstein o tom vedel ale svoju teóriu relativity navrhol tak ako keby o tom vedel.

Čo s toho vyplývalo. Predstavme si že by sme poslali nejaký fotón zo zdroja blízko rýchlosti svetla v tom interferometri. Vzdialenosti c*t1c*t3 by sa predlžovali až do nekonečna keby sme sústavu interferometra urýchľovali až do rýchlosti c. Vzdialenosť c*t2 by sa skracovala až na nulu. Časy t1t3 by sa predĺžili. Predĺžil by sa aj čas t2 ale vzdialenosť v*t2  by sa skrátila. Keby sústava išla rýchlosťou c tak by sa od zrkadla ktoré odráža vodorovný lúč fotón neodrazil. Aj keby bol zdroj informácii blízko tak čím rýchlejšie by sme išli tým dlhšie by nám trvalo kým by sme informáciu dostali. Svetlo ma stálu rýchlosť nezávisí od rýchlosti zdroja. Ale plynutie času je závislé na rýchlosti sústavy. Dĺžka oproti svetlu sa skracuje. Platili by vzorce pre t3, t=(L/c)/ (1-v2/c2). Výraz pre L/c môžeme zapísať ako periódu T0. S toho nám vychádza čas ktorý mi odmeriame na sústave interferometra voči rýchlosti obehu zeme okolo slnka t=T0/ (1-v2/c2). Toto je prvý prípad kde sa požil vzorec t´=T0*(1/ (1-v2/c2)). Výraz 1/ (1-v2/c2) sa nazýva tzv. lorentzov faktor označuje sa písmenom gama γ. Je to skutočne overený a vypočítaný vzorec podľa počtu a veľkosti prúžkov v interferometri. Vedeli rýchlosť, poznali lom svetla na optike a samozrejme dĺžky akou svetlo prechádza. S toho nám vyplývajú vzťahy pre dĺžky.  Keby som bol v bode E pozoroval by som dĺžku ramena L´=L*(1-v2/c2)). Ak by som pozoroval na bode B tak by som videl dĺžku ramena L= L´/( (1-v2/c2)). Znamená to to, že predmety ktoré sa k nám približujú sa nám zdajú kratšie. Vzťahy pre časy nám vysvetľujú vzťahy pre rýchlosti. Keď sa zem pri otáčaní okolo slnka nastavíme jeden bod a od neho sa budeme vzďaľovať tak voči tomu bodu bude náš čas t´=T0/ (1-v2/c2). T0 je čas ktorí zaznamenáme v bode od ktorého sme sa vzdialili. Pokračovať budem nabudúce

 

 

Vzdialenosti a časy

13.03.2017

Znovu píšem nezáživný článok z fyziky do prepolitizovaných blogov. Podobné články som písal ale tento som spresnil a zjednodušil. Píšem článok trocha odzadu pretože chcem ešte odvodiť viac »

Čierne diery a rozmery

09.02.2017

V predchadzajúcom blogu som niečo napísal o Planckovej konštante a Planckovej dĺžke. Plancková dĺžka je odvodená zo základných konštánt vo vesmíre ktoré máme zapracované vo vzťahoch viac »

Energia hmota a gravitácia III.

24.01.2017

V predchadzajúcom blogu som písal o únikovej rýchlosti. Úniková rýchlosť je odvodená zo vzťahu r=2*G*M/v2. Špeciálny prípad nastane ak vu=c. Toto nastane pri ochladení niektorých hviezd viac »

Basketbalový klub Petržalka

Basketbalový klub Petržalka

23.03.2017 00:26

BK Petržalka - OZ, cieľom klubu je viesť deti a mládež k pravidelnému športu. Máme cca 60 dievčat, vek 8-16 rokov v mládežníckych družstvách a prípravkách v Petržalke

Tobias Ellwood

Londýn má nového hrdinu. Britský politik zachraňoval zraneného policajta

22.03.2017 21:32

Britský tajomník pre záležitosti Blízkeho východu Tobias Ellwood zasahoval pri záchrane zraneného policajta.

Rex Tillerson

USA vyzvali spojencov na zintenzívnenie boja proti IS

22.03.2017 21:17

Tillerson vyzval členov medzinárodnej koalície, ktorá bojuje proti IS na území Iraku a Sýrie, aby vo vyššej miere prispeli k úsiliu o porazenie tejto skupiny.

Útok v Londýne,

Svet reaguje na útok v Londýne: Terorizmus je absolútne zlo

22.03.2017 20:04

Poprední svetoví politici vyjadrili, po zrejmom teroristickom útoku v Londýne, Británii podporu a solidaritu.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 91
Celková čítanosť: 150930x
Priemerná čítanosť článkov: 1659x

Autor blogu

Kategórie