首页
/
每日頭條
/
圖文
/
電磁波相對論講解
電磁波相對論講解
更新时间:2025-04-02 11:47:32

我在6月10日發布的《什麼是多普勒效應》一文中,以聲波為例介紹了多普勒效應的基本原理,并說明類似的效應也能夠發生在光和無線電波上。實驗證明光和無線電波都是電磁波,本文從相對論的概念探讨電磁波的多普勒效應。

電磁波相對論講解(相對論之電磁波的多普勒效應)1

相對論運動學的一個重要的附加結果就是電磁波的多普勒效應。和聲波的多普勒效應相類似,電磁波的多普勒效應實際上是由于電磁波的波源相對于觀察者運動引起的頻率改變。

現在我們來推導電磁波的多普勒效應公式:如圖1所示,一個光源正以恒定的速度相對于固定在慣性參考系的史丹利移動,同時發射出一個波峰(波峰:波在一個波長的範圍内波幅的最大值)。設是在史丹利坐标系觀測的兩個連續波峰之間的時間間隔。經過時間,光傳播的距離為;光源移動的距離為并發射第二個波峰;在史丹利的坐标系,第二波峰在第一波峰後面,相距為。

電磁波相對論講解(相對論之電磁波的多普勒效應)2

圖1

當光源靜止時,測量光源發射光波的頻率是,周期是。史丹利接受到的光波的頻率是什麼?

注意不是在史丹利的位置上兩個連續到達的波峰之間的時間間隔,因為在史丹利的參考系這些波峰是從不同的地點發射的。在測量中,他接收的隻有頻率,他不考慮連續波峰經過的時間差,因此他接受的頻率不是1/。的方程式到底是什麼?

回到圖1。經過時間光源前頭的波峰移動的距離是,而光源在相同的方向移動較短的距離。兩個連續波峰之間的距離就是波長,=,這是在史丹利的參考系觀測到的。他測量的頻率是,因此有

(1)

根據相對論之時間膨脹效應,而是

把這兩個式子代入方程(1)經過化簡得到光源趨近觀測者時電磁波的多普勒效應公式

(光源趨近觀測者的多普勒效應) (2)

該式表明當光源趨近觀測者時,觀測頻率高于發射頻率。兩個頻率之差叫做多普勒頻率位移。

當光源遠離觀測者時,隻要改變速度的符号,(2)式變成光源遠離觀測者時電磁波的多普勒效應公式

(光源遠離觀測者的多普勒效應) (3)

,
Comments
Welcome to tft每日頭條 comments! Please keep conversations courteous and on-topic. To fosterproductive and respectful conversations, you may see comments from our Community Managers.
Sign up to post
Sort by
Show More Comments
推荐阅读
合肥地鐵口abcd怎麼分方向
合肥地鐵口abcd怎麼分方向
大皖新聞訊地鐵車站導向标識系統不僅能夠為乘客提供導向和信息服務,還起着疏導組織車站人流的作用,應做到科學合理、内容簡潔、指向準确、消除歧義。10月14日,記者了解到,合肥軌道對導向标識系統設計開展了專題研究,編制了《合肥市軌道交通線網導向設...
2025-04-02
小奶狗的戀愛漫畫推薦
小奶狗的戀愛漫畫推薦
标簽:魔法、歡樂向封面小時候因為車禍受了重傷的少年久世陽佳。為了幫助自己的青梅竹馬兼救命恩人凜條魔月成為魔女,假扮成女生進入魔女學院幫助好友成為魔女,兩人秘密又奇幻的緊張學院生活就此拉開了帷幕。在設定上,凜條并不擅長控制自己的魔力,在心跳加...
2025-04-02
小型豆腐機做豆腐
小型豆腐機做豆腐
近期總有老鐵私信我,做豆腐有沒有什麼注意事項,應該怎麼做才能做出好的豆腐,由于這段時間一直比較忙,今天抽出時間,為各位老鐵整理一下,做豆腐過程中應該怎麼做,以及做豆腐過程中,應該避免那些坑。以豆貴妃160豆腐機為例,為各位老鐵梳理一下三個要...
2025-04-02
埃菲爾鐵塔的故事簡介
埃菲爾鐵塔的故事簡介
埃菲爾鐵塔是哪個國家的?埃菲爾鐵塔是法國的。鐵塔采用交錯式結構,高米,由四條與地面成75度角的、粗大的、帶有混凝土水泥台基的鐵柱支撐着高聳入雲的塔身,内設四部水力升降機(現為電梯)。它使用了多根巨型預制梁架,萬顆鉚釘,總重噸,由個工人花了1...
2025-04-02
應知的國學知識
應知的國學知識
傳曰:“鳥之美羽勾啄者,鳥畏之;魚之侈口垂腴者,魚畏之;人之利口贍辭者,人畏之。是以君子避三端:避文士之筆端,避武士之鋒端,避辯士之舌端。”《詩》曰:“我友敬矣,讒言其興。”——《韓詩外傳·鳥之美羽》(鳥翅膀的長毛,羽毛)凡用諸毛羽齒牙蹄甲...
2025-04-02
Copyright 2023-2025 - www.tftnews.com All Rights Reserved