SLO
- Michelsonov interferometer je občutljiv na valovno dolžino svetlobe, vendar ne zazna vpliva hitrosti svetila na valovno dolžino svetlobe.
- Hitrost svetila vpliva na frekvenco svetlobe po Dopplerjevem zakonu, vendar Michelsonov interferometer tega ne zazna, ker ni občutljiv na frekvenco svetlobe.
- Pri različnih hitrostih vira svetlobe se spreminja frekvence svetlobe, medtem ko meritev z Michelsonovim instrumentom ne pokaže sprememb valovne dolžine.
- S hitrostjo vira svetlobe se valovna dolžina svetlobe ne spreminja. To pomeni, da hitrost vira svetlobe vpliva hitrost svetlobe.
ENG
- The Michelson interferometer is sensitive to the wavelength of light, but does not detect the influence of a speed of light source on the wavelength of light.
- The speed of light source affects the frequency of light according to Doppler’s law, but the Michelson interferometer does not detect this because it is not sensitive to the frequency of light.
- At different velocities of the light source, the frequency of the light changes, while the measurement with the Michelson instrument shows no change in the wavelength.
- The speed of the light source does not affect the wavelength of the light. This means that the speed of the light is affected by the speed of light source.
English version of the entire text
Hitrost svetlobe s kometa ni izmerjena
Znanost navdih za znanstvena odkritja dobiva v meritvah. Včasih pa česa ne znamo izmeriti, na primer hitrosti svetlobe, ki prihaja z gibajočega kometa. V tem primeru se zanašamo na domnevo oziroma hipotezo, ki pravi, da hitrost svetlobe ni odvisna od hitrosti vira svetlobe.
Celovito poznavanje hitrosti svetlobe je ključno za razumevanje fizike. Vprašamo se, ali znanost vlaga primerne napore v izmero hitrosti svetlobe.
Znanost resen namen za meritev hitrosti svetlobe lahko pokaže tako, da razpiše nagrado tistemu, ki bi uspel izmeriti hitrost svetlobe s kometa. Taka meritev je izvedljiva. Oglejmo si izhodišča za meritev.
Hitrost, valovna dolžina in frekvenca svetlobe
Svetloba je elektromagnetno valovanje, to je eno od oblik valovanj.
Tako kot si na poti sledijo vodni valovi, si sledijo tudi elektromagnetni valovi. Dolžino vala, to je razdalja med dvema sosednjima valoma, imenujemo valovna dolžina. Različne valovne dolžine svetlobe zaznamo kot različne barve svetlobe.
Frekvenca svetlobe pove koliko valov v eni sekundi prispe do ponora.
Zanimajo nas torej tri veličine, ki jih povezuje enačba c = f.λ. Hitrost svetlobe označimo s črko c, frekvenco svetlobe označimo s črko f in valovno dolžino s črko λ.
Hitrost svetlobe merimo v znanih okoliščinah
V vesolju poiščemo vir svetlobe, ki se giblje s hitrostjo vsaj nekaj km/s. Njegova hitrost mora biti dobro znana. O hitrosti vira svetlobe ne smemo ugibati. Hitrost svetlobe merimo v okolju, kjer vpliv gravitacije lahko zanemarimo. Za našo meritev je torej primerna svetloba s kometa, Jupitra ali drugega gibajočega vira svetlobe v našem osončju.
Frekvenco svetlobe poznamo. Hitrost kometa vpliva na frekvenco svetlobe s kometa, kot to določa Dopplerjev zakon.
Meritev valovne dolžine svetlobe
Na več nejasnosti naletimo pri merjenju valovne dolžine svetlobe. Merilni instrumenti so si med seboj različni. Ena tip merilnika kaže, da hitrosti kometa vpliva na valovno dolžino svetlobe. Drug tip merilnika pa kaže nasprotno, kaže vedno enako valovno dolžino svetlobe, ne glede na hitrost kometa.
Kadar je merilnik občutljiv na valovno dolžino, ni pa občutljiv na frekvenco svetlobe, merilnik pokaže, da hitrost kometa ne vpliva na valovno dolžino svetlobe. Merilnik pri vseh hitrostih kometa kaže tako valovno dolžino svetlobe, kot v primeru mirujočega kometa.
Michelsonov interferometer je tip merilnika, ki je občutljiv na valovno dolžino svetlobe, ni pa občutljiv na frekvenco svetlobe. Michelsonov interferometer pokaže vedno enak rezultat meritve, ne glede na hitrost vira svetlobe. To pa pomeni, da hitrost vira svetlobe ne vpliva na valovno dolžino svetlobe. Tudi FPI interferometer in optična prizma sta občutljiva le na valovno dolžino svetlobe.
Merilnik je lahko zasnovan tudi tako, da je rezultat meritve odvisen tako od valovne dolžine, kot tudi od frekvence svetlobe. Tak merilnik ne pokaže valovne dolžine svetlobe, kakršna prihaja od vira svetlobe, ampak je v rezultatu meritve vsebovana tudi frekvenca svetlobe.
Za objektivno merjenje valovne dolžine svetlobe izberemo merilnik, ki ni občutljiv na frekvenco svetlobe. Uporabimo na primer FPI interferometer, optično prizmo ali Michelsonov interferometer.
V literaturi ni zapisov, ki bi izpostavljali, da hitrost vira svetlobe ne vpliva na valovno dolžino svetlobe. Poznamo pa meritve, iz katerih je to posredno jasno razvidno (The Libre Texts libraries – The Shape of Spectral Lines, 6300 Large Aperture Photometry of Comet Hale-BOPP, Michelsonov interferometer).
Meritev hitrosti svetlobe
Svetlobo, ki jo opazujemo, vodimo skozi gosto mrežico, ki jo v fiziki imenujemo uklonska mrežica.
Kadar svetloba prihaja z gibajočega vira, pred mrežico izmerimo drugačno valovno dolžino svetlobe, kot za mrežico. Merimo z optično prizmo ali FPI interferometrom. Na mrežici se valovna dolžina svetlobe spremeni.
Svetloba s kometa prispe s hitrostjo, ki se razlikuje od konstante c. Mrežica povrne svetlobi hitrost na vrednost, kot jo določa konstanta c. Hitrost svetlobe za mrežico je merljiva, merimo jo med mirujočo mrežico in mirujočim ponorom.
Znana hitrost svetlobe c in valovna dolžina λ2 omogočata merjenje frekvence svetlobe f = c/λ2. Frekvenca svetlobe je enaka tudi pred mrežico. Mrežica ne spreminja frekvence svetlobe.
S tem poznamo frekvenco svetlobe pred vstopom svetlobe v mrežico. Pred mrežico izmerimo valovno dolžino svetlobe λ1. To pa omogoča meritev vpadne hitrosti svetlobe s kometa, ki je enaka f.λ1.
Pojasnilo razlik med merilniki
Kadar svetlobo prestreže merilnik, ki ne vsebuje take ali drugačne mrežice, merilnik pokaže valovno dolžino svetlobe, s kakršno le ta prispe z gibajočega vira svetlobe.
Kadar pa merilnik vsebuje kakršno koli mrežico, le-ta svetlobi spremeni valovno dolžino. Izmerimo valovno dolžino, ki ne ustreza valovni dolžini, s katero svetloba vpade na merilnik.
Pogosto pa imajo merilniki razne mehanske konstrukcije, ki jih oplazi svetloba. Tudi taki mehanski deli lahko svetlobi spremenijo lastnosti. Taki merilniki lahko ponujajo pestre merilne rezultate, pri katerih težko jasno določimo, kaj predstavlja izmerjen rezultat.
Zaključek
Hitrost svetlobe s kometa torej znamo meriti. Meritev pokaže, da hitrost kometa vpliva na hitrost od tam prihajajoče svetlobe. Hipotezo o hitrosti svetlobe bo torej sčasoma nadomestila meritev.
Pedagogom hitrosti svetlobe ne bo potrebno utemeljevati s takimi in drugačnimi domnevami. Hitrost svetlobe bo predstavljena z neposredno meritvijo.
Nov pogled na svetlobo pa omogoča bolj poglobljen pogled v zgradbo vesolja. Pojasni marsikatere še nepojasnjene pojave v vesolju.
Kljub temu nas izmerjena hitrost svetlobe lahko spravi v zadrego. Mnogi med nami se navdušujemo nad teorijo relativnosti, velikim pokom ali temno snovjo. Te teorije pa temeljijo na vedno enaki hitrosti svetlobe.
Tu se soočimo s čustvi. Čustva so eden najmočnejših usmerjevalcev našega življenja na vseh področjih. Nedvomno bodo čustva pomembno vplivala na bodoči potek te meritve.
Nagrada
Denar in čustva sta najmočnejša usmerjevalca našega življenja. Splošno mnenje je, da se za denar vse dobi. Vendar so čustva močnejša od denarja.
Te meritve se ne da naročiti, podobno kot lahko pri izvajalcih naročamo druge storitve. Ni ponudnikov zanjo, čeprav je:
- meritev tehnološko izvedljiva na osnovi merilne opreme, ki jo imajo mnogi astronomski observatoriji, čeprav je
- metoda merjenja znana, čeprav
- v literaturi ni poznane podobne meritve, čeprav
- vemo, da na tem področju obstaja vrzel v meritvah ter znanju in čeprav
- vsaj del stroke meni, da ta meritev odpravlja opažena fizikalna neskladja.
Pred nami je torej meritev, ki tehnološko ni zahtevna. Opravi jo lahko na stotine astronomskih observatorijev na osnovi standardne opreme. Bo pa meritev morala počakati, da bomo nanjo tudi čustveno pripravljeni.
Takšna ali drugačna nagrada v materialnem smislu torej ne prispeva k izvedbi te meritve.