光速与光源运动的无关性

光速不变定律是相对论的基础,其内容为:光速在真空中的所有惯性系统都是一样的,它与系统运动方向无关,与光源的运动无关。这在建立相对论时是作为一个假定提出的。历史上有过很多人企图证明这个假定;与此相反,也有过很多人想维护利兹的假定:光速相对于光源是常数。在1924年前后对这一问题曾经有过热烈的争论,证实光速与光源的运动无关大都是利用双星的运动现象。     

相对论时空观--"低速到高速"之二

1奇特的光速 牛顿力学的失效首先来源于光速的奇特性,即光速与光源的运动无关.例如,在匀速前进的车厢内,在中央吊一光源(图1),它向四外发光.在车厢内测量,光源是静止的,向各方向传播的光的速率是相等的.如果在地面上测量,光源是运动的.实测结果,不但各个方向光的速率相等,而且这一速率和在车厢内测得的光的速率也相等,都是3×108m/s.光速的这一特性也可以说成是光速与参考系无关.这一特性完全背离了伽利略速度变换,从而根本上动摇了牛顿力学的基础而使之失效.     

对2010年高考题中“地月双星系统”的进一步探究

在银河系中,独自活动的单颗恒星只占恒星总数的1/4.在美丽的星空中, 有很多恒星彼此相依相伴,形影不离.我们称这样的两颗恒星为双星.其实在天空中,这样的恒星伴侣不在少数.它们有的是一颗绕另一颗恒星运动,互相有引力关系,称为物理双星;而有的却不是由引力系在一起的,它们只是看起来住在"一起",实际相隔遥远,就称为光学双星.研究物理双星的关系对天文学来讲很有意义.高中物理阶段所涉及的有关双星系统的问题指的都是物理双星.     

几种测量光速的方法

 光在真空中的传播速度是自然界的基本常数,说明麦克斯韦关于光的电磁理论是正确的。准确测定光在不同介质中的传播速度,特别是在真空中的传播速度,引出了群速的概念,它在现代量子物理学中也很重要。真空中光的传播速度与频率、光源和观测者的运动无关,是一切物体运动速度的极限速度,它为建立狭义相对论奠定了一定基础。光速的测定是光学乃至整个物理学的重要课题。最早进行光速测量的实验,是由伽利略于1607年提出并实施的。他的实验没有获得任何结果而失败了,但实验表明:如果光速是有限的,那么其速度是非常之大的。     

紫外光子在星周天体化学中的作用

介于1到8个太阳质量之间的恒星在演化后期的渐近巨星分支(AGB)阶段,会以气体和尘埃的形式损失大量物质. AGB星提供了星际介质中高达35%的尘埃,其中包含形成太阳系所需要的物质. 此外,AGB星周包层是复杂有机化学所发生的重要场所之一,在其中已探测到的有机分子已超过80多个. 这里展示了AGB星自身或者其近距离的伴星所辐射的紫外光子会显著地改变星周包层的化学特性,尤其是具有团块结构的星周包层. 研究发现,在恒星存在伴星(例如白矮星)的情况下,高通量的紫外光子会破坏富碳AGB星周包层内部的H₂O分子,使其含量低于观测到的水平,并且在星周包层内部产生C⁺等物质,这与以往的星周化学模型的研究结果是不同的.     

转动潮汐变形双星理论模型研究

转动和潮汐效应是影响双星系统结构和演化不可忽略的重要物理因素. 根据大质量双星系统V478 Cyg的观测结果, 检验了提出的转动潮汐变形的理论模型. 将转动潮汐变形的模型与传统的双星演化模型对比发现: 转动和潮汐效应使恒星外层(低于平均密度区)发生的形变远大于内层; 恒星两极点重力加速度变大, 赤道面上重力加速度变小; 转动潮汐变形模型具有较大的半径、赤道速度和中心集中度, 较低的氢核能产生率, 恒星向低温和低光度端演化. 此外, 大质量双星系统V478 Cyg由潮汐形变造成的拱线运动速率大于转动形变造成的拱线运动速率, 广义相对论效应造成的拱线运动最小. 由于主星具有较高的中心集中度, 次星潮汐、转动形变造成的拱线运动速率均大于主星相应的拱线运动速率.     

试谈光速不变原理

光速不变原理是狭义相对论的一块基石.“所谓光速不变,简单地说,就是指光速与光源的运动伏态无关.”如果把光速不变原理与相对性原理融合起来表述,就是在任何惯性系中光速都一样. 光速不变原理的提出突破了十七世纪以来自然科学物质观、运动观、时空观的旧框框,导致了一次物理图景乃至自然科学图景的大革命.以光速不变原理为标志的相对论的出现,是物理学史,也是人类思想史上的一件大事,值得我们认真研究. 一、光速不变原理是自然科学 发展的必然结果 光速不变原理的出现,不是科学史上的偶然事件,而是十九世纪后期、二十世纪初年自然科学发展…     

光前驱波

文章回顾了近一百年来光前驱波的研究历史及最新的进展.自爱因斯坦的狭义相对论发表以来,真空中的光速不变原理已经被广泛地接受.然而对光在介质中的传播速度,由于复杂的色散关系,却一直存在不同的解读,尤其是对光载信息传播速度以及单个光子的运动.光前驱波的研究旨在回答这个问题.作者和其研究团队在最近的研究中找到了前驱波在光学波段的清晰的证据,并首次发现了单光子波包里的光前驱波.研究结果表明,光载信息传播速度不可能超光速,单光子的运动满足真空光速极限原理,即便是在所谓的“超光速”(群速度超光速)介质中.     

合肥光源

正1984年11月20日,合肥光源奠基典礼隆重举行,标志着我国第一个专用同步辐射光源正式开工建设。合肥光源建设、运行逾三十五年,为我国同步辐射光源技术及其应用的发展做出了重要贡献,同时也从一个侧面反映了世界科技前沿的进展以及我国综合国力的巨大进步。一、同步辐射同步辐射(Synchrotron Radiation)是以接近光速运动的电子在磁场中偏转时沿运动轨道切线方向发出的电磁辐射。同步辐射的发现与高能加速器的发     

掺铒光纤中亚稳态粒子振荡和慢光时间延迟关系研究

由于光纤慢光在实际中的应用价值引起广泛关注. 技术手段上利用相干布居振荡效应实现光速可控更具有优势. 本文主要介绍了利用相干布居振荡效应 (CPO) 实现掺铒光纤中的光速减慢传输, 通过改变掺杂浓度、光纤长度、入射信号光及抽运光功率等参量, 具体研究了亚稳态粒子振荡和时间延迟的关系. 研究结果表明: 选择高浓度光纤、增加光纤长度、关闭抽运光源, 选择适当强度的信号光可以有效地增大时间延迟. 关键词： 掺铒光纤 时间延迟 相干布居振荡 慢光     

《从零学相对论》连载(22)

正8.5.3牛顿引力论对星光偏角的推导[选读]索尔德纳在1801年推导星光偏角公式时,光速的有限性已被证实.只要承认光的微粒说并默认光微粒(即现在的光子)在引力场中的表现与普通质点的唯一不同就是以光速运动,就不难用牛顿引力论推出偏角公式.此式的推导方法很多,现在介绍一种"借他山之石"的简便方法.首先考虑质量为m的普通质点在太阳附近飞过时因受太阳引力而出现的偏角.这种情况与卢瑟福1911年研究的α粒子散射类似,因此可以借用其     

高速飞行物体的表观形状

众所周知,由于光速有限,对于某个观测者来说,一个运动的物体由于各个部分同一时刻发出的光,不会同时到达观测者,因而其表观形状与真实形状不一样.这类问题早已有人个别地讨论过[1,2].我们这里以简要方式比较普遍地讨论一下这个问题. 设有两个彼此以相对速度v,运动的惯性参考系s     

两颗巨大蓝色恒星即将合二为一

地球附近一个星团中的明亮天体经过数十年后将成为一颗恒星,然而它其实是两颗大质量恒星正在融合。该双星位于距地球1.3万光年的鹿豹座,该星座在北半球上空可以观察到,研究者很早就将其命名为鹿豹座MY(MY Camelopardalis,Camelopardalis是长颈鹿的拉丁名)。详细分析目标光线后发现,从地球观察,该双星系统边缘已重叠,两颗明亮的蓝色恒星定期地互相遮挡。     

不同角度包层光剥离的理论与实验研究

光纤激光器中存在传输角度不同的包层光,为研究腐蚀型包层光剥离器(CLS)对各角度包层光的剥离效果,实验测量了光纤腐蚀段的散射系数,仿真分析了不同传输角度下包层光的剥离度与腐蚀长度的关系。为提供角度分布不同的包层光,搭建两套剥离器测试系统,分别对双包层光纤和无芯光纤制作的包层光剥离器进行实验。在双包层光纤实验中,两系统包层光的最大传输角由10°和8°变为3°12'和3°1',接近芯中光的最大传输角度为2°27';在无芯光纤实验中,两系统包层光的最大传输角由11°和8°变为2°9'和2°12',且随剥离度的增加,最大传输角度趋近于0°,即腐蚀型包层光剥离器能够基本剥离包层光。最后在波长为1 018 nm的同带泵浦激光器上对双包层光纤制作的腐蚀型包层光剥离器进行测试,在输入功率为1 136 W情况下,其剥离度为18. 3 d B。     

在掺铒光纤中直接观测慢光和超光速信号的演化

最近几年中,慢光和超光速的研究取得了很多进展.慢光和超光速产生的物理机制作为慢光和超光速研究领域的一个重要方面也吸引了研究者的关注.设计了一个新颖的实验,在掺铒光纤中观测了慢光和超光速信号的演化.分别在慢光(0相似文献   

光速测量的发展

光速是经典物理学中的一个重要的基本恒量.它的数值的测定及其特性的研究与近代物理学和实验技术的许多重大问题关系密切,并在现代计量科学的发展中占有重要地位,因此它一直受到物理学家们的广泛注意.1983年召开的第十七次国际计量大会正式通过了和光速直接有关的“米” 的新定义:“米是光在真空中在(1/299792458)s的时间间隔内所进行的路程的长度”.由此更可显示光速的重要意义. 一、历史的回顾 光的传播速度问题,在古代是有很大争论的.虽然早在公元前一百年就有人提出了光速的有限性[1],但在1676年以前人们一直认为是瞬时传播的.1607年,伽…     

狭义相对论力的变换公式的简单推导

在一个运动参考系S ′中, 有一个装有理想气体的正方形盒子, 盒子的底面与x O y所在的面平行, 在S ′ 系观测, 盒子右、 前、 上3个面受到沿x, y, z轴方向上气体的压力相等. 在静止的S系观测, 盒子上、 下两个面沿运动 方向的边长要收缩, 在y, z轴方向上前、 上两个面要受到气体压力也要变化, 再由理想气体热力学系统的压强( p) 与惯性运动无关, 就可以得出力的变换的公式     

量子光学相干层析扫描显微镜

迈克耳孙干涉仪在历史上曾被用于研究光速问题.光源发出的光被分成两路,在其中一路上安放样品.由于光程差与样品有关,当检测两束光重新相遇时的相干状态,即可导出样品的光学性质.几年前,在上述技术基础上发展起来的光学相干层析装置,已经成为人体器官三维结构成像的有力工具.在     

相对论要不要动?怎样动?

关于相对论问题的讨论,主要集中两点;要不要动它?怎么动?第一点似较明显,因为: 一、没有充分理由表明光速是宇宙间讯号传递的最高限,相对论必有它的局限性和适用范围,深入地对它进行分析研究无论在哲学上和学术卜都是有意义的. 二、单程光速不变,迄今并未被实验直接证明.虽然相对论的大部分(不是全部)结论已被证实. 三、如果测量出光子有静止质量或发现了超光速的运动,则现有相对论势必要改造. 事实上,弱相互作用的宇称不守恒、时间反演对称的破坏,早已发出了相对性原理被部分破坏的讯号了.秦元勋同志不满足于相对论已取得的成果,敢于动它,…     

无反转放大效应(AWI)对光速减慢与负群速传播的影响

由于光子作为信息的载体有着天然的优越性,例如,传播速度快,信息量大等.所以各国科学家都在不断地寻找各种方法去操控光子.其中电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT),电磁感应吸收(Electromagnetically Induced absorption, EIA)和无反转放大效应(Amplification Without Inversion, AWI)作为控制光子的手段一直受到人们的关注.电磁感应透明现象(EIT)可以实现共振光无吸收传播的同时伴随有大的群速度色散效应.我们实现了无缓冲气体的铯泡(Cs)中的光脉冲群速度的减慢,通过在EIT的原子系统上加入非相干泵浦来产生AWI效应,我们发现光脉冲在其中的传播速度随着泵浦光强的增加而明显减小,延迟时间增加一倍,光脉冲的群速度相当于c/40000.此外,我们还利用电磁感应吸收现象(EIA)产生的大的负群速度色散效应,我们观察到了在无缓冲气体的铯泡(Cs)中,光脉冲的负群速度传播的现象.通过EIA原子系统中非相干泵浦光的加入,AWI 效应使得超光速现象变得更加明显,光脉冲的负群速度变得更大.最大的光脉冲超前时间可以达到0.9 μs,相当于光脉冲的群速度为-c/40000.