Användare:LEM/ZPE-Test

Från Rilpedia

< Användare:LEM
Version från den 30 januari 2016 kl. 23.11 av LEM (Diskussion | bidrag)
Hoppa till: navigering, sök
Ril_red.png
Rilpedia artikel
rpsv.header.diskuteraikon2.gif

Innehåll

Mätningar av ljushastigheten

 c values

Före år 1000 AD trodde man allmänt att ljuset hade oändlig hastighet. Ole Rømers experiment med observationer av Jupiters måne Io visade 1675 att ljushastigheten var ändlig och mätbar. På hans tid hade man inte något exakt värde på jordens avstånd till solen. När man 1973 analyserade hans mätvärden med det nu kända avståndet till solen kom man fram till att c då var ca 317700 km/s. [1]

James Bradley använde en annan metod, abberation. Han mätte vinkelskillnaden till stjärnor i närheten av polstjärnan som funktion av årstiden. Det kan jämföras med att cykla i regn. Ju fortare man cyklar dess mer slår regnet in framifrån. På detta sätt fick man fram ett för hållande mellan c och jordens hastighet i sin bana runt solen. 1729 års mätningar gav c värdet 301415 +- 110 km/s. [2]

Tandhjul och speglar användes av Fizeu. Man sände ljus genom ett tandhjul som reflekterades i en spegel 8633 meter bort. Det återvändande ljuset passerade tandhjulet och betraktades via en kikare. Genom att variera tandhjulets hastighet fick man min- och maxintensitet och kunde därav beräkna c till 313300 km/s år 1849. [3]

En roterande spegel användes av Foucault. Det gav en kompakt utrustning med 20 meters mätsträcka . Spegeln roterade med 500 varv/s. Man uppmätte c till 298000 +- 500 km/s

Roterande prisma användes av Newcomb. Han uppmätte c till 299627 km/s år 1880. Michelson använde en liknande metod och uppmätte c till 299802 +- 30 km/s i vakuum år 1924. [4]


Plancks konstant

Plancks konstant

Plancks konstant, h, i kvantfysik brukar anses vara ett mått på osäkerheten i position eller moment i en sub-atomära partiklar. I Plancks papper 1911, visade han att h var ett mått på styrkan av ZPE . Eftersom kvantosäkerheten är resultatet av jittret av subatomära partiklar orsakad av vågorna i nollpunktenergin (ZPE), så framgår det att de två begreppen är relaterade. En alternativ definition av Plancks konstant kom från Einsteins arbete 1905, där han tog Plancks ursprungliga konceptet 1901 och tillämpade den för ljus. Detta gav upphov till definitionen att Plancks konstant var kopplingen mellan energi, E, av en foton eller våg av ljus och dess frekvens, f, (eller antalet vågor som passerar per sekund). Formeln var att fotonenergi E = hf. Eftersom frekvensen för ljus, f, är också lika med ljusets hastighet, c, dividerat med dess våglängd, W, kan också energiekvationen skrivas som E = hc / W. Som ett resultat av dessa olika definitioner det finns minst 5 sätt att mäta Plancks konstant. En av dem är genom att använda denna formel för en ljusvågs energi. En elektrisk krets kopplas upp med en lysdiod med känd frekvens eller våglängd som en del av kretsen. Spänningen hos kretsen ökas sedan från noll till den punkt när lysdioden först tänds. Vid denna punkt är spänningen V, ett mått på den energi, E, som tillförs till lysdioden som E = eV där e är elektronens laddning. Ekvationen blir då eV = hf eller alternativt eV = hc / W. Eftersom den elektriska laddningen e är känd, spänningen V uppmätt, och frekvensen f är känd, kan Plancks konstant h bestämmas. Detta kan göras med lysdioder med olika färger eller frekvenser med samma resultat.


Elektronens vilomassa

Elektronens vilomassa

Massa, när det gäller vad vi kan se i världen, är relaterad till densiteten eller mängden materia i en given volym. När vi har att göra med atomer och subatomära partiklar, behöver vi helt klart en annan definition. Så "massa" på den nivån avser storleken av avvikelsen som någon subatomär partikel gör när den går igenom ett elektriskt eller magnetiskt fält. Ju större massan är, desto mindre avvikelsen. Detta mäts med hjälp av en masspektrometer. I kemiska reaktioner, är massan uppmätt genom den mängd energi som avges dividerad med ljushastigheten, i enlighet med E= mc2.


Klockor, dateringar

Man använder sig av två typer av klockor.[5] Den dynamiska klockan går i den takt som ges av hur jorden roterar kring solen. Denna klockas hastighet har inte ändrats. Den atomistiska klockan går i en hastighet som är proportionell mot ljushastigheten (c). Har då denna varit högre så har denna klocka gått snabbare. Man kan förena universums dynamiska ålder sedan 5810 BC att svara mot den atomistiska åldern 13 miljarder år. Dateringar som använder radioaktivt sönderfall använder den atomistiska klockan eftersom hastigheten för radioaktivt sönderfall är proportionell mot c.


Rödförskjutning

Spektrum av ljus som kommer från avlägsna galaxer visar sig förskjutet mot rött, ju mer dess avlägsnare källan är. Detta beror dels på den faktiska hastigheten som källan har relativt mottagaren (dopplereffekten) men huvuddelen beror på att ZPE har ökat under ljusets resa. När ZPE ökar blir elektronbanornas radie mindre och avgivet ljus skiftas mot blått. Den våglängd ljusstrålen hade vid bildandet förblir konstant under resans gång medan dess frekvens förändras proportionellt mot ljushastigheten.


Kvantiserad rödförskjutning

Kvantiserat rödskift

ZPE-delen av rödförskjutningen är kvantiserad dvs den ändras i steg medan ZPE ändras steglöst. Denna kvantisering kan förklaras med att elektronbanornas radier endast kan ändras i steg.


Referenser

  1. Early Measurements
  2. The Bradley Type Experiments
  3. Fizeau and the Toothed-Wheel Experiments
  4. Foucault and the Rotating Mirror Experiments
  5. Orbital and Atomic Clock Rates Compared
Personliga verktyg