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  • 对 【敬请反相者和维相者共同做题】 的 解答

    【敬请反相者和维相者共同做题】  是  平阳睡狮郭峰君 在 反相吧 里 发的 一个 帖子 《【敬请反相者和维相者共同做题】》  http://tieba.baidu.com/p/5258171367    。

     

    帖 里  提出了 一道题,   题目 是 :

    我机跟踪敌机(假设在同一直线上飞行),我机在t1时刻向敌机发射频率为f1的雷达信号,在t2时刻接收到由敌机反射的频率为f2的雷达信号。求我机与敌机的相对速度v和我机与敌机的距离L。

     

    下面 是 我对 这道题 的 解答 以及 网友 讨论 ,    我在 帖 里 叫  K歌之王  。

     

    37 楼,   这楼 是 我 的 解答:

     

    假设 光速(电磁波速度) 相对于 光源(电磁波源) 和 反射物 恒为 C,

    即 光速(电磁波速度) 可以 和 光源(电磁波源) 及 反射物 的 速度 叠加 。

     

    敌机 我机 在 一条 直线 上 作 匀速直线运动, 以 我机 为 参照系, 敌机 相对于 我机 速度 为 v 。

     

    v = C - f2 * λ , λ 是 电磁波 波长,

     

    因为 C = f1 * λ ,

    所以 v = f1 * λ - f2 * λ = (f1 - f2) * λ ,

     

    因为 C = f1 * λ ,

    所以 λ = C / f1,

    所以 v = (f1 - f2) * λ = (f1 - f2) * C / f1 ,

     

    即 v = ( (f1 - f2) / f1 ) * C 。

     

    设 电磁波 从 我机 发出 到达 敌机 的 时间 为 t发, 从 敌机 反射 回 我机 的 时间 为 t回 , 可得 方程组:

     

    C * t发 = (C - v) * t回

    t发 + t回 = t2 - t1

     

    解方程组:

    C * t发 = (C - v) * (t2 - t1 - t发)

    C * t发 = (C - v) * t2 - (C - v) * t1 - (C - v) * t发

    C * t发 + (C - v) * t发 = (C - v) * t2 - (C - v) * t1

    C * t发 + C * t发 - v * t发 = (C - v) * (t2 - t1)

    (2C - v) * t发 = (C - v) * (t2 - t1)

    t发 = (C - v) * (t2 - t1) / (2C - v)

     

    即 t发 = (C - v) * (t2 - t1) / (2C - v) 。

     

    设 两机 初始距离 为 L1, 电磁波 到达 敌机 时 两机 距离 为 L电磁波到达敌机,

     

    L电磁波到达敌机 = C * t发

    L1 = L电磁波到达敌机 - v * t发, v 是 敌机 相对于 我机 的 速度,上面已求出

    L1 = C * t发 - v * t发, t发 是 电磁波 从 我机 到达 敌机 的 时间, 上面刚刚求出

     

    即 L1 = C * t发 - v * t发 , L1 就是 要求 的 两机 初始距离 。

     

    40 楼

    K歌之王 :

     

    sxslwwd           平阳睡狮郭峰君

     

    你们的 v = (f2 - f1) / (f2 + f1) * C ,

    我的 v = (f1 - f2) / f1 * C ,

     

    实际中的 情况 如何 ?  

    在 v 远小于 C 或者 v 接近 C 时, 你们的 v 和 我的 v 差别不大, 两者 相差最大 大概是在 v = C / 2 时,

    这也可以作为 测量光速 的 一个 实验设计 。

     

    东方已晓       吴露铭       冥河乘船人

     

    平阳睡狮郭峰君: 百度一下,啥都知道

    sxslwwd: 要做这个实验,你先要造出飞行速度至少为c/4的两架飞机,也就是飞行速度大约是200000000m/s的飞机,然后对飞,再然后看看那个结果更符合实际,祝你成功!

    sxslwwd :错了,应该是飞行速度大约是75000000m/s的飞机,我估计你造不出来。

    东方已晓: 回复 平阳睡狮郭峰君 :教课书上写的就是错的,你百度一下得到的也就是错的。在研究的状态下,只能自己去考察。对于时间是不是具有相对性的考察,关系到相对论能不能存在。百度出来的肯定都是说爱因斯坦相对论是真理。

    东方已晓: 你这里说的不是测量光速的实验。测量光速的实验很多人都做过。只是地面上人的运动速度太低,测量出来的数值认为是测量误差,被忽视了而已。可以搜索《光速的测量》。

    平阳睡狮郭峰君: 回复 东方已晓 :你得到的是正确的吗?

    东方已晓: 对与错有别人去判定。我认为我得到的公式是正确的。频率差与波长的积就等于被测物体的运动速度(单向时)

     

    47 楼

    K歌之王 :

     

    东方已晓 

     

    他们 的 C + V 和 C - V 是 这么来的:

    我机 向 敌机 射出 电磁波, 根据 “光速不变”, 电磁波 速度 相对于 敌机 是 C , 以 我机 为 参照系 就是 C + V,

    被 敌机 反射 回来 时, 因为 “光速不变”, 所以 反射回来 的 电磁波 速度 相对于 敌机 还是 C, 以 我机 为 参照系 就是 C - V,

    于是, 就 产生了 f1 * (C + V) = f2 * (C - V) ,

     

    这 其实 颇有 主观唯心主义 的 味道 。 

     

    这种解释 也是 相对论学派 对 迈克尔逊-莫雷 实验 的 解释 吧 ?

     

    sxslwwd       吴露铭        燕山大学李子丰        黎耀天

    杏园别居       csq567a        冥河乘船人       happyird        银河科学院

     

    52 楼

    回复 51 楼    sxslwwd ,

     

    王老师 根据 f1 算出 f, 又根据 f 算出 f2,

    f 是 敌机 参照系 观察到 的 频率, 但 敌机 参照系 的 时间 变快变慢 只会 影响 自身 对 频率 的 观察 结果, 不会 影响到 自身 以外 的 任何 事物, 包括 波 、其它 参照系 、其它 参照系 对 波 的 观察结果 。

     

    所以, 电磁波 经过 敌机 反射, 并不会 让 电磁波 的 频率 变成 f, 应该不能用 f 来 计算 f2 。

     

    平阳睡狮郭峰君           郭老师 是否 同意 王老师 的 推导过程 ?  

     

    东方已晓      冥河乘船人     吴露铭

     

    66 楼

    从 楼上 的 讨论 可以 看到, 经典物理 和 相对论 对于 多普勒效应 的 解释 不一样, 对于 雷达 测距 测速 的 计算 也不一样,

     

    经典物理 根据 速度叠加原理, 相对论 根据 光速不变 和 相对论时间公式,

     

    两者 得出 的 测距 测速 公式 不一样, 这可以用来 检验 经典物理 和 相对论 。

     

    67 楼

    东方已晓  :

    最近思考,敌机反射回来的雷达波相当于新的光源发射,那么这反射回来的雷达波就与原来的波长不同了。我机在接受到回波时,频率的变动是针对新的频率的。大家不知道有没有这个想法。

     

    K歌之王: 嗯, 不过 单纯 考虑 波长 的 变化 模型 比较 复杂, 简化的来看, 假设 电磁波 相对于 敌机 的 速度 是 C - V, 以 敌机 为 参照系, 相当于 把 敌机 看作 静止, 电磁波 以 速度 C- V 向 敌机 运动, 这样的话, 波长 仍然 不变, 频率 f = ( C - V ) / 波长 。

     

    K歌之王: 这个 频率 f 就是 电磁波 相对于 敌机 的 频率, 也是 反射 后 的 频率, 这个 f 和 王老师 的 f 是一样的, 都是 反射后 的 f , 只不过 王老师 的 f 是 根据 相对论时间公式 算出, 我们 的 f 是 根据 经典物理 速度叠加 算出 。 @sxslwwd

     

    东方已晓: 一个是雷达测量时,往往距离都是很远,电磁波与敌机是相互接近的,在敌机看来,电磁波的速度是c+v,不是c-v。

     

    东方已晓: 敌机反射雷达的电磁波,虽然与接受的电磁波相同,但是频率与雷达发射出的电磁波的频率有了不同,从把敌机看成新的信号源来说,它的波长是变化后的波长。从接受者看来,反射回来的电磁波的速度仍然是c+v。

     

    K歌之王: 回复 东方已晓 :但,简单的看,比如 我上面的 说法,按照我在上面的说法,似乎 “波长” 不变, 频率 随 观察者 和 波 的 相对速度 变化 。

     

    东方已晓: 回复 K歌之王 :多普勒效应是不同参照系的测量者测量出来的光速结果不同(表面上表现出来的是频率不同),与爱因斯坦的光速不变原理冲突。

     

    K歌之王 :回复 东方已晓 :嗯

     

    68 楼

    卡西地  :

    这个公式,使用两遍,就直接得到老郭的公式。

     

     

     

    卡西地: 第一次是波源静止观察者运动,第二次是观察者静止波源运动。

     

    卡西地: 完全没用到相对论,可以肯定的是:雷达观察者始终相对于介质静止。

     

    卡西地: 可以看出,雷达观察者和被测敌机,一会儿相对于介质运动,一会儿又静止,这就是光速的特殊性,此公式只适用于电磁波,其他波不适用,包括声波

     

    K歌之王: 回复 卡西地 :这个 问题 又回到了 前面 和 王老师 讨论 的 敌机 反射回来 的 频率 是否是 敌机 观察到 的 频率 的 问题, 按照我在 64 楼 的 说法,似乎 “波长” 不变, 频率 随 观察者 和 波 的 相对速度 变化 。 这样就不存在 反射回来 的 频率 是 敌机 观察到 的 频率 的 情况 。

     

    K歌之王: 回复 卡西地 :就是说 观察者 观察到 的 频率 只 和 波长 和 观察者 与 波 的 相对 速度 有关 。

     

    K歌之王: 回复 卡西地 :也就是说 “敌机 返回 的 频率 是 敌机 观察到的 频率” 这是 不成立 的, 所以, 也就 不能用 “用 2 次 公式” 的 方式 来 解 这个问题 。

     

    卡西地: 回复 K歌之王 :这个问题我已经说的很清楚了,不同观察者接受到的阵面是不同的,见我的另一个帖子,关于测距的。那个帖子我已经顶上来了。

     

    卡西地: 回复 K歌之王 :如果你说的是对的,那么教科书上雷达测距的原理也是错的。

     

    69 楼

    K歌之王  :

    回复 68 楼         卡西地 ,

     

    按照 我在 67 楼 、68 楼 说的 等效模型,

     

    观察者 向 波源 运动 = 观察者 静止, 波速 变快;

    波速 快 = 相位 前进 快;

    相位 前进 快 = 频率 快 。

     

    所以,似乎 “波长” 不变, 频率 随 观察者 和 波 的 相对速度 变化 。

     

     

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