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波速(光速)有两重性!
两种变换的异同,表明波速(光速)有两重性!
波传播方程的坐标变换:
在静止空气中,坐标原点在点声源(光原)的声(光)波传播方程如下:
x^2+y^2+z^2 =(ct)^2 (1)
在伽俐略变换下式(1)变为
x’^2+y’^2+z’^2=(c’t)^2 (2)
式中
c‘=(c^2-V^2-2V x’/t)^1/2 (3)
V——共x轴坐标间的运动速度。
设
-V^2-2V x’/t = u^2 (4)
式(3)变为
c‘=(c^2+u^2)^1/2 (5)
式(1),式(2)数学形式不变,时间不变,波速改变;在泛洛伦兹变换下,式(1),式(2)数学形式不变,时间改变,波速不变。即
x’^2+y’^2+z’^2=(ct‘)^2 (6)
式中
t‘= γ(t-Vx/c^2) (7)
γ = 1/(1-V^2/c^2)^1/2 (8)
由式(7)有
c^2= c‘^2+u^2 (9)
式中
c‘^2 = c^2t‘/γt = (1- Vx/tc^2)c^2 (10)
u^2 = Vx/t (11)
比较式(9),式(5),可知两种变换的异同!
由式(5),式(9)有
c^2= c‘^2+u^2 ( u^2 ≤c^2) (12)
c^2= c‘^2 - u^2(0≤u^2≤∞) (13)
式(12),式(13)表明总波速有两种表达形式,总波速c有可超越性的一面,波速(光速)有可变性的一面。
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