Midterm questions 2022 + 23 (7)

Question 1

O Albert Michelson μετραει με σχεδον απολυτη ακριβεια την σταθερα - οριο του συμπαντος, ταχυτητα του φωτος(c). Τι θα σημαινε μια πιθανη ακαριαια μεταφορα του φωτος? Ποιες εννοιες θα ενισχυονταν και ποιες θα εξασθενουσαν?Πως θα λειτουργουσε αυτο ως προς την αναπτυξη της κβαντικης θεωριας που τότε θεμελιωνόταν?

Answer 1

Θα υπήρχε τέλεια υπέρθεση δύο σημείων οποιαδήποτε στιγμή. Το φως θα είχε μόνο κυματικές ιδιότητες. Συνεχεις φασματα.

-Δεν συνάδει με τη θεωρία της σχετικότητας. Θα κατερρεε η θεωρια της κβαντομηχανικης. Θα υπονοούσε ότι το φως/πληροφορίες θα μπορούσαν να ταξιδέψουν από το ένα σημείο του σύμπαντος στο άλλο χωρίς να αφιερώσουν χρόνο για να το κάνουν. πχ, το φως από ένα μακρινό αστέρι θα έφτανε στη Γη αμέσως, αντί να διαρκέσει εκατομμύρια χρόνια]
-Μια ακαριαία μεταφορά του φωτός θα ενίσχυε την έννοια του συνεχούς φάσματος, υπονοώντας ότι χρόνος και χώρος είναι απόλυτα συνδεδεμένοι χωρίς όρια. Η κβαντική θεωρία θα υποστήριζε αυτή τη συνέχεια. Ταυτόχρονα, οι έννοιες της αιτιότητας και της σχετικότητας θα εξασθενούσαν, καθώς αυτές βασίζονται στην πεπερασμένη ταχύτητα του φωτός.
-Οι εξισώσεις του Maxwell προβλέπουν ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (όπως το φως) ταξιδεύουν με πεπερασμένη ταχύτητα (την ταχύτητα του φωτός). Εάν το φως ήταν στιγμιαίο, αυτές οι εξισώσεις θα έπρεπε να αναθεωρηθούν, καθώς βασίζονται στο φως που χρειάζεται χρόνο για να διαδοθεί στο διάστημα. Η σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων θα άλλαζε και η κυματική φύση του φωτός μπορεί να μην ισχύει πλέον με τον ίδιο τρόπο.
-Το στιγμιαίο φως θα μπέρδευε τις σχέσεις αιτίας-αποτελέσματος, διαταράσσοντας τη ροή του χρόνου.

προς αναπτυξη:
-Συμπεριφορά φωτονίων:Η στιγμιαία μεταφορά θα αμφισβητούσε τη δυαδικότητα σωματιδίου-κύματος του φωτός.
-Η βασική αρχή της κβαντικής θεωρίας - ότι το φως συμπεριφέρεται και ως κύμα και ως σωματίδιο - εξαρτάται από την πεπερασμένη ταχύτητα του φωτός. Το στιγμιαίο φως πιθανότατα θα ευνοούσε ένα διαφορετικό μοντέλο.

-Στη φυσικοχημεία, διεργασίες όπως η απορρόφηση φωτονίων (στη φασματοσκοπία, για παράδειγμα) βασίζονται στο χρόνο που χρειάζεται το φως για τη μεταφορά ενέργειας σε άτομα/μόρια. Η στιγμιαία μεταφορά θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέα μοντέλα δυναμικής διέγερσης και αποδιέγερσης.
-Κινητική Αντιδράσεων: Οι φωτοχημικές αντιδράσεις, που οδηγούνται από το φως, ακολουθούν τους νόμους του ρυθμού που βασίζονται στην ταχύτητα του φωτός. Το στιγμιαίο φως θα μπορούσε να αλλάξει τους ρυθμούς των αντιδράσεων.

=>Ουσιαστικά, τα πάντα, από τις μοριακές αλληλεπιδράσεις έως τους μηχανισμούς αντίδρασης που περιλαμβάνουν φως θα πρέπει να επανεξεταστούν.

Question 2

Παραλλαγη: χρηση εξαγωνικου καθρεπτη, η αποσταση μεταξύ των δύο βουνών είναι 50km και ο αριθμος των στροφών(οχι πληρων περιστροφών) του καθρεπτη ανα s ισουται με 6000(was 1500 in 2022). Τα δυο σημεια Α και Β στα οποια η δεσμη ανακλαται απο τον καθρεπτη υπόκεινται σε υπέρθεση?

Answer 2

50km
6000s
Κάθε 2/6 υπέρθεση
6000s^-1 1s
1 x => x=1,6710^-4s
Από Α->Β 100km
s=ut => t=3,33*10^-4s χρειάζεται η δέσμη για να κάνει τα 100km

Question 3

Ποσος χρόνος απαιτείται για να στραφει ο καθρεπτης κατα 60 μοιρες και να διανυσει η δεσμη την αποσταση μεταξυ των σημειων Α και Β της διαταξης? Εξηγήστε.
Δεδομένα που δίνονται: Ταχύτητα φωτός στο κενό.

Answer 3

1 περιστροφή 4 στροφές
x 6000 -> 1500=f
T=1/1500 χρόνος για 1 πλήρη περιστροφή
360(μοιρες)/60=6
=> 1500/6=250s χρόνος.

Answer 4

50 km. Για να υπάρχει υπέρθεση, είναι απαραίτητο η απόσταση μεταξύ Α και Β να μην είναι αμελητέα σε σύγκριση με το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται.
στον οκταγωνικο ισχυεi:
s=c(1/8 n) => c=8ns => n=c/87010^3m=536s^-1 περιστροφές
(στροφές = 8n = 4288s^-1)
<=>
Εξαγωνικός: c=6n1s => n1=(8/6)536 = 715πλήρεις περιστροφές

Χρόνος για μια πλήρη περιστροφή:
1s 536
x 1
x=1,87ms
(t=1/n)?