Мы сейчас попробуем доказать СТО с помощью эффекта Доплера, но в стиле обычном для учебников физики.
В разделах, посвященных СТО эффект Доплера никак не рассматривается, и очень, на наш взгляд, зря. Поскольку этот эффект является безоговорочным экспериментальным подтверждением СТО. В отличие от всяких мысленных экспериментов, эффект надежно регистрируется.
Рассмотрим две системы, в момент совмещения начал координат подвижная система испускает световой сигнал, который впоследствии примет неподвижная система. Для этих целей пусть в неподвижной системе на расстоянии 300000000м от начала координат, так же неподвижно, находится датчик.
Поскольку в подвижной системе (х') все несколько сокращено, то длина испускаемой волны в этой системе будет отличаться от длины волны в неподвижной системе (х) в соответствии с
А при переходе в неподвижную систему, то есть, к датчику в неподвижной системе свет придет с длинной волны
Неподвижный датчик эффекта Доплера не зарегистрирует, что естественным образом подтверждает наличие сокращения в подвижной системе по сравнению с неподвижной.
Второй вариант.
Поскольку, подвижная система не знает, что у нее сокращенная длина волны, она ее считает абсолютно нормальной. Но предполагает, что в неподвижной системе длина ее волны должна восприниматься несколько больше, то
Таким образом, неподвижная система воспримет более длинную длину волны, то есть, зарегистрирует эффект Доплера.
Регистрация эффекта Доплера является неопровержимым фактом состоятельности СТО.
-
Тут главное, не спрашивать почему неподвижная система вообще не регистрирует эффект от подвижной; или, почему система, приближающаяся к датчику, этим датчиком будет восприниматься как удаляющаяся. Впрочем, пока циферки не подставлять это и неочевидно.
При испускании сигнала неподвижной системой навстречу подвижной, подвижная воспримет меньшую длину волны, но поскольку время тоже сокращается (на каждую частотину его уйдет меньше), то и частота для датчика подвижной системы не изменится.
Таким образом, эффект Доплера в СТО невозможен.
На самом деле, эффект Доплера – это эффект, основанный на относительности скорости. Как для волн, так и для частиц. При абсолютности скорости эффект регистрироваться не будет.
Собственно, в учебниках в параграфе («другом параграфе) посвященном эффекту Доплера для света тоже фигурирует рассказ про СТО, но на деле в формулах используется относительная скорость света. Говорят, например, частота световых волн, воспринимаемых приемником определяется только относительной скоростью источника и приемника. Ну, допустим, их относительная скорость такая-то и что? Если в системе приемника свет λ*V=c, а в системе источника λ*V=c?
с=с
λ*V=λ*V
При чем может быть λ1=1.2*10^-7м, а частота 2.5*10^15Гц и λ2=5*10^-7, а частота 6*10^14 – это ничего не говорит о скорости источника, а только о том, что это разные фотоны. А что бы сказало, нужно иметь в виду относительную скорость света и приемника, например.
Например, если при частоте 2.5*10^15Гц скорость света 300000000м/с, то частота 6*10^14 будет соответствовать скорости света 72000000м/с. Элементарная пропорция. Что для источника будет означать скорость 228000000м/с.
Можно проверить по формуле из учебника, но лучше по той, которая для «маленьких скоростей». По той, что для больших скоростей получается нечто вообще невообразимое. А формулой для маленьких мы просто подтвердим, что в эффекте Доплера – относительная скорость света. Итого:
Однако, поскольку стеклянная призма, которую используют для фиксации эффекта, не в состоянии подсчитывать частоту, то это тоже чистая профанация.
Поэтому и фотон при таких расчетах всегда краснеет и ни разу не синеет – стыдно ему за физиков. (Не путать расчет с реальной фиксацией эффекта).