MARKUS KLUTE: Bine ați revenit la 8.20 Relativitatea Specială. În această secțiune, vom vorbi despre valuri. Toți ați văzut valuri. Știi ce este un val în principiu. S- ar putea să fi avut ocazia să navighezi pe un val la fel ca cel din spatele meu. Ceea ce vrem să facem aici este să fim mai cantitativi și mai precisi în definiții și, de asemenea, să privim diferite tipuri de valuri. Găsesc acest articol Wikipedia aici destul de interesant. Începe cu a spune că, în fizică, o undă este o oscilație însoțită de transferul de energie care călătorește prin spațiu sau masă. Continuă apoi să vorbească despre diferitele tipuri de unde și face o distincție între undele mecanice, care se deplasează printr-un mediu sau o substanță, iar deformarea substanței este inversată prin forța de restabilire. În schimb, există unde electromagnetice, pe care tocmai le-am văzut în secțiunea anterioară. Ele nu necesită un mediu, iar acesta este subiectul secțiunii următoare, pe măsură ce continuăm discuția despre relativitatea specială. Aici, undele electromagnetice constau dintr-o oscilație a câmpurilor electrice și magnetice, care sunt generate prin particulele încărcate. Lucruri care nu necesită un mediu, pot călători printr-un vid, dar o undă electromagnetică poate călători și printr-un mediu precum apa sau orice altceva cu care ai venit. Nu se oprește cu adevărat aici, pentru că conceptul de valuri este într-adevăr peste tot în fizică. Mai exact, când începi să studiezi mecanica cuantică și comportamentul particulelor, acestea sunt descrise de unde. Rezultatele recente cu adevărat interesante sunt cele ale descoperirii undelor gravitaționale, care sunt vibrații sau mișcarea unui câmp gravitațional. De asemenea, acestea nu necesită un mediu. Călătoresc prin vid. Când ne uităm la unde, putem începe să le caracterizăm, iar un tip principal de caracterizare este polarizarea unei unde, adică dacă oscilația în sine are loc sau nu într-un mod transversal în raport cu direcția de mișcare sau longitudinală față de direcția. de mişcare. Undele mecanice pot fi transversale și longitudinale, polarizate sau au componente transversale și longitudinale. Undele electromagnetice din spațiul liber sunt doar transversale. Deci, iată o imagine a unui val, sinus sau cosinus, și putem începe cu caracterizarea. Un aspect este amplitudinea. Cât de mare este, de exemplu, valul de apă? Cât de mare este puterea maximă a câmpului electric sau magnetic? Asta e amplitudinea. Undele se propagă și au o viteză. Aceasta este o caracterizare. Lungimea undei, lungimea de undă, este o altă modalitate de a le caracteriza. În fizică, este întotdeauna important să înțelegem unitățile obiectului pe care îl discutăm. Iată, ca o reamintire, viteza dată în metri pe secundă. Frecvența undelor tale. Deci cât de des găsim un jgheab, pentru un val de exemplu, pe secundă. Frecvența 1 peste secundă. Lungimea de undă este în metri. Putem continua cu caracterizarea și să fim puțin mai completi. Putem începe de la mediu, perioadă, polarizare, transversală și longitudinală, lungimea de undă, frecvența, viteza sau chiar câtă energie este transportată de undă. Când comparăm undele și ne uităm la proprietățile lor, trebuie să luăm în considerare faza undelor. Deci, unde se aliniază, de exemplu, două valuri, diferența de fază dintre două valuri și unele valuri pot interfera. Deci, dacă aveți două unde care interferează și sunt defazate, precum cea desenată în această imagine, unda rezultată are amplitudinea 0. Aceasta se numește interferență distructivă. Puteți avea interferențe constructive. De exemplu, atunci când acele două valuri sunt aliniate, nu există nicio diferență de fază și apoi amplitudinile pe care le adăugați pur și simplu. Situația poate fi mai complicată. Când studiem viteza unei unde, există o serie de considerații. Prima este că viteza unei unde depinde de mediul în care se deplasează. Iar studiul vitezei sau al vitezei dependente de mediu face parte din ceea ce vom discuta în discuția dacă există sau nu un mediu responsabil pentru transportul undelor electromagnetice. Sursa. Deci, pentru undele electromagnetice, aveți o particulă încărcată. Viteza sursei modifică viteza undei? Raspunsul este nu. Schimbă lungimea de undă sau frecvența, dar viteza nu este modificată și acest lucru îl găsiți, de exemplu, în undele sonore în efectul Doppler. Când asculți o mașină de poliție, auzi că frecvența se schimbă în funcție de faptul că mașina de poliție vine sau nu spre tine sau se îndepărtează de tine. Acesta se numește efect Doppler. Asta nu schimbă viteza sunetelor în aer. Asta e independent. Când mediul tău se mișcă, asta schimbă viteza, așa că aici trebuie să adaugi vitezele mediului. Deci, pentru lumină, ca rezumat, lumina este o undă electromagnetică care se mișcă în vid cu viteza C și care este independentă de sursă. Dar puteți întreba, în ce cadru. În ce cadru se află viteza luminii și care este mediul, și aceasta este într-adevăr discuția pe care vrem să o ducem de aici. La acea vreme, când Einstein a dezvoltat relativitatea specială, încă mai exista o discuție dacă undele electromagnetice sunt sau nu de natura unei particule sau de natura unei unde și dacă acea undă se mișcă sau nu într-un mediu, care a fost numit eter. Deci putem determina experimental acest lucru. Putem privi diferitele proprietăți ale undelor noastre și ne putem întreba dacă acest lucru este sau nu în concordanță cu ipoteza că aceasta este o particulă, aceasta este o undă în eter, poate ambele, poate niciuna. Și apoi putem completa un tabel ca acesta aici și putem răspunde la întrebare. Deci, aceasta este, din nou, o oportunitate pentru tine de a opri videoclipul și de a te gândi la asta și de a încerca să răspunzi la întrebările individuale. Fac asta aici pentru tine. O caracteristică a luminii, cel puțin atunci când nu sunt implicate mase grele, este că se deplasează în linie dreaptă. Acest lucru este cu siguranță în concordanță cu faptul că lumina este o particule, dar este, de asemenea, în concordanță cu faptul că este o undă. Deci răspunsul este că ambele sunt corecte. Model de interferență și difracție. Este destul de dificil de descris pentru un model de particule, dar undele, așa cum tocmai am văzut, pot interfera și poate exista difracție. Polarizare. Ce înseamnă ca o particulă să fie polarizată, dar undele pot fi polarizate. Tocmai am văzut polarizare transversală și longitudinală. Viteza luminii depinde de viteza sursei. Pentru particule, nu pare să țină. Pentru valuri, acest lucru este valabil. Și apoi, ultimul, este viteza luminii mai mare în aer decât în ​​apă. Este adevărat pentru un val. Pentru particule, s- ar putea să o argumentați pe aceasta, dar am pus un nu în acest tabel aici, ceea ce înseamnă că în discuția noastră până în acest punct, în mod clar, ipoteza unei unde pentru lumină și eter este valabilă. Veți vedea în secțiunile următoare că există aspecte ale luminii în care discuția nu va ține așa, mai ales pentru ipoteza eterului.