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    第十章聲·波 10.13一筆罰金的故事

    來源:百度文庫 2010-08-20 14:42:44

    中考真題

    智能內(nèi)容

    第十章聲·波 10.13一筆罰金的故事

      多普勒在1842年第一次想到,觀察人跟聲源或光源互相接近或遠(yuǎn)離的時(shí)候,觀察人的感官同時(shí)應(yīng)該覺察到聲波或光波的波長的變動(dòng)。就在這時(shí)候,他又提出了一種大膽的見解,認(rèn)為恒星所以有各種不同的顏色,也是由于這個(gè)原因。他想,所有恒星本身的顏色都是白的;至于有許多恒星看上去有顏色,那是因?yàn)樗鼈儗ξ覀冋f來運(yùn)動(dòng)得很快。很快走近我們的白星會(huì)向地面上的觀察者發(fā)出縮短了的,使我們產(chǎn)生綠色、藍(lán)色或者紫色感覺的光波。相反地,很快地離開我們的白星,看上去就會(huì)是黃色的或者是紅色的。

      這的確是個(gè)獨(dú)特的、可是無疑是錯(cuò)誤的想法。為了使我們的眼睛能夠覺察到恒星因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的顏色的變化,首先需要恒星有巨大的速度每秒鐘幾萬公里的速度。可是這樣還嫌不夠:因?yàn)樵陲w來的白星所發(fā)的藍(lán)色光線變成了紫色的時(shí)候,它的綠線也會(huì)變成籃線,紫線變成紫外線,紅外線變成紅線;總之,白光里的各種成分都還存在,因?yàn)楣庾V上所有顏色的位置雖然都有了移動(dòng),可是這些顏色的總和在我們的眼睛里應(yīng)該沒有什么改變。

      至于跟觀察者有相對運(yùn)動(dòng)的恒星的光譜里暗線位置的移動(dòng),卻是另一回事了:暗線位置的移動(dòng)可以用精確的儀器準(zhǔn)確地測出來,使我們能夠從我們看見的光線來決定恒星運(yùn)動(dòng)的速度(好的分光鏡連每秒一公里的恒星速度都能確定出來)。

      多普勒的錯(cuò)誤使我們想到現(xiàn)代物理學(xué)家烏德的軼事。烏德有一次把自己的汽車開得太快了,在紅燈信號面前來不及停下來,于是警察準(zhǔn)備對他罰款。烏德告訴這位維持交通秩序的人說,在車輛疾馳的時(shí)候,紅色信號的光是會(huì)被看成綠色的。假如這位警察是通曉物理學(xué)的,他一定能夠算出,汽車必須有極大的速度,大到每小時(shí)13,500萬公里,才能用科學(xué)家的話來為這辯護(hù)。

      算法是:如果用ι代表光源發(fā)出的光的波長(這里的光源是信號燈),ι′代表觀察者覺察到的光的波長(這里的觀察者是汽車?yán)锏目茖W(xué)家),v代表汽車的速度,c代表光速,那末,根據(jù)理論,這些數(shù)值之間的關(guān)系是這樣:

      我們知道,紅色光線里最短的波長等于0.0063毫米,綠色光線里最長的波長等于0.0056毫米,又知道光速等于每秒300,000公里。把這些數(shù)字代到上面式子里,得到:

      或每小時(shí)13,500萬公里。烏德如果有了這種速度,那他在一小時(shí)多一些的時(shí)間里,就能從警察身旁一直駛到比太陽還遠(yuǎn)的地方去。據(jù)說,他終究還是因“超過規(guī)定速度”被罰了款。

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