Эффект Доплера от А до Ю

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Ответить
Аватара пользователя
sertom
Сообщения: 205
Зарегистрирован: Чт май 08, 2014 6:48
Откуда: Волгоград
Контактная информация:

Эффект Доплера от А до Ю

Номер сообщения:#1   sertom »

Выложил на своих сайтах 3-ю редакцию статьи "Эффект Доплера" в которой проанализированы несколько известных мне классических формул для общего эффекта Доплера и все известные мне релятивистские формулы, которые, как показал анализ, все (и те и те) оказались не правильными. Во-первых, они все не учитывают запаздывание сигнала по координатам, обусловленного конечностью скорости распространения сигнала, что устраняется в моей формуле (3) просто использованием в формуле Лоренца (2) других углов. А, во-вторых, те формулы, где получается и поперечный эффект Доплера, отражают это явление не правильно. В классических формулах это вызвано просто ошибками при выводе этих формул, а все релятивистские формулы Эйнштейна (4-1), неизвестных мне авторов (4-2) и (4-3), Айвса (4-5) и Чемпни (4-6), где наличие поперечного эффекта Доплера объясняется наличием релятивистского множителя, искажают до неузнаваемости получающийся суммарный результат, хотя при чистом поперечном эффекте Доплера формула (4-6), как частный случай формулы (4-5), удовлетворительно аппроксимирует экспериментальные данные с мессбауэровскими центрифугами, но при малых скоростях и с нарушением принципов СТО. А предлагаемые мною аберрационные поправки в формуле (3-2), которые надо учесть дополнительно к результату, который дает для, собственно говоря, самого эффекта Доплера формула (3), позволяют корректно учесть и эффект изменения частоты от так называемого поперечного эффекта Доплера.

Проведенный мною на математической модели эффекта Доплера вычислительный эксперимент (с использованием программы Dopler, которую можно скачать на моих сайтах) убедительно доказывает справедливость только моей формулы (3) для самого эффекта Доплера, что позволяет адекватно описать процесс, происходящий в пространстве между приемником и передатчиком. При этом, анализ всех известных мне экспериментов, в которых пытались найти с использованием релятивистских формул доказательство реального замедления времени ни источнике или приемнике согласно СТО, показал, что ни один эксперимент, где нет грубых методических ошибок, не может этого доказать. А учет в формуле (3-2), предлагаемых мною аберрационных поправок, и не требует для объяснения поперечного эффекта Доплера такого явления как замедление темпа течения времени. У меня эти аберрационные поправки вызваны процессами, происходящими в самих источнике и приемнике при классическом сложении скоростей самого сигнала, например, электромагнитного излучения и источника или приемника. Но особо отмечаю, что сама скорость распространения сигнала при этом остается неизменной и, например, для электромагнитного излучения она так и будет равна скорости света, а учет аберрационных поправок при этом требует индивидуального подхода, т.к. аберрационные эффекты во многом являются и инструментальными эффектами, т.е. зависят от конструкции передатчика и приемника.

$$\nu =\nu_0 \frac{1-b_1\cos(Q_1)}{1-b_2\cos(Q_2)}\qquad\mbox{(2)}$$

$$\nu =\nu_0 \frac{1-b_1\cos(A_1)}{1-b_2\cos(A_2)}\qquad\mbox{(3)}$$

$$\nu =\nu_0 \frac{1-b\cos(Q_{12})}{\sqrt{1-b^2}}\qquad\mbox{(4-1)}$$

$$\nu =\nu_0\frac{\sqrt{1-b^2}}{1-b\cos(Q_{12})}\qquad\mbox{(4-2)}$$

$$\nu =\nu_0\frac{\sqrt{1-b^2}}{1+b\cos(Q_{12})}\qquad\mbox{(4-3)}$$

$$\nu =\nu_0(1-b\cos(Q_{12}))\qquad\mbox{(4-4)}$$

$$\nu = \nu_0\frac{(1-b_1\cos(Q_1))\sqrt{1-b_2^2}}{(1-b_2\cos(Q_2))\sqrt{1-b_1^2}}\qquad\mbox{(4-5)}$$

$$\nu = \nu_0\frac{\sqrt{1-b_2^2}}{\sqrt{1-b_1^2}}\qquad\mbox{(4-6)}$$


v0, v - частота передатчика на источнике и частота принятая приемником.
V1, V2 - абсолютные скорости приемника и источника (b1=V1/Vs и b2=V2/Vs). Во всех приведенных формулах у меня положительной считается скорость в направлении распространения сигнала от источника к приемнику.
Vs - скорость распространения сигнала (принята постоянной, как в самих источнике и приемнике, так и в пространстве между ними).
Q1, Q2, A1, A2 - углы между лучом зрения с источника на приемник и векторами скоростей, соответственно, приемника и источника при текущих (Q) и запаздывающих (A) координатах.
V12= V1-V2 - скорость приемника относительно источника (b=V12/Vs).
Q12 угол между лучом зрения с источника на приемник и вектором скорости приемника относительно источника при текущих координатах.

Что касается релятивистских формул, то, хотя для продольного эффекта Доплера формула (4-1), когда движется приемник, и (4-3) или (4-2), если исправить в ней ошибку со знаком скорости, когда движется источник, и дают одинаковые результаты, но они дают совершенно разные результаты для общего эффекта Доплера. Естественно, при этом и формула (4-5), когда движутся и источник и приемник тоже дает свой результат. Например, при заданных по умолчанию в программе Dopler4 координатах источника и приемника, когда получается текущий угол между скоростями источника VX2=10 м/с и приемника VX1=6 м/с и лучом зрения с источника на приемник равным 57,8 градуса, мы, при скорости распространения сигнала Vs=20 м/с, получим следующие результаты.

v =1,14*v0 (4-1)

v =1,11*v0 (4-3)

v =1,06*v0 (4-5)


Хотя, как частный случай формулы (4-1) и (4-3) могут дать одинаковый результат для общего эффекта при b=0,8, а Q12=60 градусов, когда никакого эффекта Доплера вообще не будет, т.к. частота принимаемого на приемнике сигнала будет равна частоте передатчика. Но при дальнейшем увеличении или уменьшении скорости одна формула будет давать смещение в красную сторону, а другая в синюю. При этом мало того, что все релятивистские формулы требуют абсолютной системы отсчета, чтобы узнать что движется - приемник или источник, т.к. от этого будет зависеть выбор или формулы (4-1) или формулы (4-3), так еще и формула Айвса (4-5) позволяет определить скорость системы в абсолютной системе отсчета. Таким образом, все эти формулы противоречат принципам СТО.


А вот с правильной классической формулой все не так просто, т.к. мои последние исследования показали что в реальности действительно существует эффект подобный поперечному эффекту в СТО, но возникает он в источнике и приемнике не от замедления времени, а от аберрационного эффекта. Поэтому моя формула (3) правильно отражает только процессы, происходящие в пространстве между источником и приемником. Как мы видим на нижеприведенном рисунке, сигнал от источника 2 будет принят на приемнике 1 в данный момент времени не из точки 2, где сейчас находится источник, а из точки 2', где источник находился в тот момент времени, когда сигнал, принятый сейчас на приемнике, только начал распространятся от источника. Поэтому в моей формуле (3) надо использовать не текущие углы (Q), как в формуле (2), а запаздывающие по координатам (A). И результаты вычислительного эксперимента полностью подтверждают этот вывод.

Изображение

А вот, если в моей формуле (3) учесть еще и аберрационные поправки dv1 и dv2, вызванные изменением частоты сигнала в источнике и приемнике за счет суммирования скорости сигнала со скоростью источника и приемника, то мы получим формулу (3-2). К сожалению, я пока не до конца разобрался с физикой процесса в источнике сигнала, хотя с приемником все понятно, поэтому я пока предлагаю две схемы учета аберрационных поправок (3-2-1) и (3-2-2), которые хотя и дают близкие результаты, но все-таки разные. А необходимость учитывать эти аберрационные поправки возникла из рассмотрения мною экспериментов с гамма излучением в мессбауэровских центрифугах, где наблюдалось смещение частоты излучателя и поглотителя при чистом поперечном эффекте. Здесь в одних экспериментах поглотитель помещали на стенке ротора, а излучатель над осью ротора, а в других экспериментах наоборот и обнаружились смещения частоты излучения на величины dv1 и dv2, которые приблизительно можно определить по формулам (3-2-11) и (3-2-12), а точный расчет смотрите в статье.

$$\nu =d\nu_2+\nu_0 \frac{1-b_1\cos(A_1)}{1-b_2\cos(A_2)}+d\nu_1\qquad\mbox{(3-2-1)}$$

$$\nu =(d\nu_2+\nu_0) \frac{1-b_1\cos(A_1)}{1-b_2\cos(A_2)}+d\nu_1\qquad\mbox{(3-2-2)}$$

$$d\nu_1=\nu_0(Ve_1/Vs-1)\sin(A_1) \qquad\mbox{(3-2-11)}$$

$$d\nu_2=\nu_0(Ve_2/Vs-1)\sin(A_2) \qquad\mbox{(3-2-12)}$$


При этом сам принцип получения суммарных (эффективных) скоростей в приемнике и источнике, которые влияют на изменение частоты передатчика (излучателя) и на частоту, воздействующую на приемник (поглотитель излучения), в экспериментах с мессбауэровскими центрифугами отражает нижеприведенный рисунок. Здесь изменение эффективной скорости Ve объясняется тем, что с этой скоростью сигнал должен распространяться в излучателе до канала, просверленного в роторе, строго перпендикулярно его скорости движения V. И на приемник сигнал с реальной скоростью Vs тоже, двигаясь внутри этого канала, падает строго перпендикулярно его скорости движения V. При этом, например, войдя в поглотитель в точке 1 за счет движения приемника он выйдет из точки 2, т.е. за тоже время излучение проходит в поглотителе больший путь, чем со скоростью Vs, что равнозначно увеличению его эффективной скорости воздействия Ve, а это в свою очередь равнозначно увеличению частоты воздействия излучения на ядра поглотителя, что и наблюдалось в экспериментах. Вот поэтому я и предлагаю учесть в моей формуле (3-2) поправки dv1 и dv2, природа которых аналогична явлению звездной аберрации и поэтому я их и назвал аберрационными поправками.

Изображение


С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

Аватара пользователя
sertom
Сообщения: 205
Зарегистрирован: Чт май 08, 2014 6:48
Откуда: Волгоград
Контактная информация:

Re: Эффект Доплера от А до Ю

Номер сообщения:#2   sertom »

Выложил шестую (наверное, финальную) редакцию статьи "Эффект Доплера" http://modsys.narod.ru/Stat/Stat_Est/Dopler6.html http://modsys.narod.ru/Stat/Stat_Est/Dopler6doc.zip и программу Dopler6 (как исполняемый файл, так и исходный код), http://modsys.narod.ru/Prog/programs.html которая была мною использована при написание статьи. Так всесторонне и подробно эффект Доплера еще ни кто не рассматривал поэтому, объем статье сейчас составляет с тремя приложениями 147 страниц а так же содержит более 50 рисунков и множество формул и таблиц при 51 ссылке на использованную литературу. Естественно, что и выводов по материалам статьи, которые касаются разных сторон эффекта Доплера, получилось много, а именно:

1.- Созданные мною математические модели классического и релятивистского эффектов Доплера (ЭД) адекватно описывают это явление поэтому позволяют точно рассчитать этот эффект при проведении на этих моделях вычислительных экспериментов даже в тех условиях, которые не возможно создать при проведении натурных экспериментов.

2. - Все классические формулы (имитаторы) ЭД для расчета мгновенной частоты приема сигнала на приемнике, которые дают, так называемый, поперечный ЭД, являются ошибочными, т.к. не подтверждаются ни натурными ни вычислительными экспериментами, а сам поперечный ЭД в них появляется в результате различных ошибок сделанных при выводе формулы для расчета по ней ЭД.

3. - Адекватно результаты как натурных, так и вычислительных экспериментов отражает классическая формула ЭД, которая носит имя Лоренца, но только для частного случая, когда конструкция и источника и приемника будет мембранного типа и когда этот эффект наблюдается в абсолютной системе отсчета, коей всегда следует считать среду, где распространяется сигнал (причем как в среде с неизменными свойствами, так и с переменными).

4. - При наблюдение классического ЭД в разных (или из разных) ИСО мы получаем разные наблюдаемые значения этого эффекта для одинаковых углов наблюдения, т.е. по этим результатам мы можем определить абсолютную скорость нашей ИСО. А вот рассчитанные по этим наблюдаемым параметрам по формуле Лоренца значения ЭД получаются для всех ИСО одинаковыми, т.е. эта формула инвариантна к преобразованиям Галилея, но использовать их для расчетов в разных ИСО можно только при маленьких скоростях этих ИСО.

5.- В тех случаях, когда конструкция источника и приемника такова, что они могут излучать и принимать сферические волны, как это наблюдается в атомах вещества, то формулу Лоренца надо дополнить аберрационными поправками, которые создают эффект подобный поперечному ЭД.

6. - Релятивистские формулы (имитаторы) ЭД пока не только не подтверждаются натурными экспериментами, в которых нет методических ошибок, но и дают при теоретических вычислениях общего ЭД результаты, которые из-за наличия в них релятивистского множителя противоречат самой сути этого эффекта. При этом, даже, если допустить, что в природе действительно имеет место быть замедление темпа течения времени на движущихся объектах, то и в этом случае релятивистские имитаторы ЭД являются не корректными, т.к. отражают только скоростное замедление времени, т.е. согласно СТО, и совершенно не отражают гравитационное замедление времени, т.е. согласно ОТО.

7. - Все релятивистские формулы ЭД дают во всех ИСО расчетные значения ЭД совпадающие с наблюдаемыми данными, но в разных ИСО получаются разные не только наблюдаемые данные, но и расчетные, т.е. эти формулы не инвариантны к преобразованиям Лоренца, т.е. позволяют определить скорость этой ИСО относительно другой ИСО.

8.- СТО является чисто геометрической теорией не имеющей никакого отношения к реальности, т.е. к физике, т.к. в ней даже не предусмотрено наличие реального наблюдателя или приборов, чтобы учесть в этой теории относительность одновременности наблюдения одновременно произошедших событий, которая реально существует, но в СТО она не отражена. А все фокусы, которые получаются в СТО, например, сокращение размеров движущихся тел, возможны только из-за неоднозначной трактовки принципа относительности сформулированного Эйнштейном в 1905 году. Но его уточненная формулировка этого принципа в 1912 году, когда он становится применим только для закрытых (изолированных) ИСО, т.е. так, как и было у Галилея, хоронит все фокусы возможные для открытых ИСО и СТО полностью теряет свой смысл, т.к. закрытые ИСО становятся согласно Гегелю "вещью в себе", где нет места принципу относительности наблюдателя, который используется в СТО.

С наилучшими пожеланиями Сергей Юдин.

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»