|
DOPPLER ETKİSİ İLE ÖZEL RELATİVİTE ARASINDAKİ MATEMATİKSEL BAĞLANTILAR
1 Ocak 2010 Copyright 2009 © Han Erim All Rights Reserved
Bu yayınımda Doppler etkisinin Özel Relativite ile olan matematiksel bağlantılarını göstermeyi amaçladım. Özel Relativite ile ilgili üç önemli kavram direk olarak Doppler etkisi ile açıklanabilmektedir. Bu kavramlar Uzay Deformasyonu, Zaman Uzaması ve Eşzamanlıktır.
Elbetteki bu bağlantıların nasıl oluştuğunu anlayabilmek için, Özel Relativitenin temel matematiği olan (c+v)(c-v) matematiğinin nasıl oluştuğunu ve Alice Yasası içinde çok önemli bir yer tutan "Hayalet ve Pınar" etkilerini bilmek gerekir. Çünkü Özel Relativite kapsamına giren bütün bu etkiler Hayalet üzerinde oluşur ve onun üzerinde gözlemlenir.
Alice Yasası ile bütün bilgilere ana sayfamdan erişebilirsiniz.
|
|
|
UZAY DEFORMASYONU |
|
|
Uzay deformasyonun nasıl gerçekleştiğini ve nasıl hesaplanacağını Uzay Deformasyonu adlı çalışmamda detaylı olarak gösterdim. Burada uzay deformasyonunun Doppler etkisi ile olan ilişkisini veriyorum.
Uzay deformasyonu çalışmasında görüleceği üzere aşağıdaki eşitlik vardır.
Doppler Etkisi gözlemlenen bir elektromanyetik dalgadaki frekans değişimi aşağıdaki eşitlikle verilir. Referans "Doppler Etkisi ve Özel Relativite"
(1) ve (2) eşitliklerinden yaralanarak, elektromanyetik dalgalardaki frekans değişimi ile uzay deformasyonu arasındaki ilişki kolaylıkla kurulur (3).
|
|
|
ZAMAN UZAMASI | |
|
|
|
|
Zaman uzamasının Doppler etkisi ile olan ilişkisini ortaya koymak için şu şekilde bir yol izledim:
Özel Relativite ve Zaman Senkronizasyonu adlı çalışmamı temel alarak, (c+v) (c-v) matematiğinin kurallarına göre yazılmış olan 1. animasyonun kaynak kodlarını, özdeş sonucu verecek şekilde ancak kestirme bir şekilde tekrar yazdım. Buradan, HAYALET görüntüde bulunan saatin tik tak aralıklarının nasıl değiştiğini hesapladım. Elde ettiğim tik tak aralığını, PINAR da bulunan saatin tik tak aralıklarıyla karşılaştırdım.
Hesaplamalardan görüleceği üzere her iki saatteki tik tak aralıklarının birbirine oranı c/(c±v) oranına eşittir. (Burada c ışık hızı sabiti, v değeri gözlemci ile pınar arasındaki hız farkıdır). Pınarda bulunan saat ile gözlemcinin saati eşit çalışacağından, aynı oran gözlemcinin saati ve hayaletteki saat arasında da geçerlidir.
Sonuç olarak, hareket eden saatlerde gözlemleyeceğimiz etki c/(c±v) oranına bağlıdır (4).
c/(c±v) oranı aynı zamanda elektromanyetik dalgalardaki frekans değişimini belirlediği için, zaman uzamasının Doppler etkisi ile olan ilişkisi böylelikle ortaya çıkar (5).
ActionScript haricinde başka bir programlama dili biliyor olabilirsiniz. Bu sebeple animasyonun kaynak kodlarını buraya da koydum. Eğer Flash CS3 ActionScrip 3.0 biliyorsanız kaynak kodlarını .fla dosyası olarak buradan download edebilirsiniz.
|
|
|
EŞZAMANLILIK VE ALGILAMA HIZI |
|
|
|
|
|
OLAYLARIN ALGILANMA HIZI ve EŞZAMANLILIK
Olayları algılama hızımız, HAYALET'te gördüğümüz olayların bizim için ne süratte geçtiğinin bir ölçüsüdür. HAYALET'te üzerinde gördüğümüz saatin çalışma hızı, aynı zamanda hayalet üzerinde geçen olayları algılama hızımızın ölçüsüdür.
Doğal olarak hayaletteki saatin tik tak aralıkları ne kadar küçükse, hayalet üzerinde gelişen olayları algılama hızımız o kadar artacaktır. Algılama hızı ve zaman uzaması birbiriyle ters orantılıdır.
Eşitliği göstermek için, Eş Zamanlılık ve Özel Relativite adlı yayınımı referans alıyorum. Animasyonda gördüğümüz gibi üç referans sistemi de televizyon yayınını aynı anda seyretmeye başlıyorlar. Ancak gene gördüğümüz gibi her üç referans sistemi için yayının akış hızı farklıdır.
Televizyon istasyonundan gelen sinyallerin, her üç referans sistemine c hızı ile varacağını biliyoruz. Dolayısıyla referans sistemleri arasında aşağıdaki eşitlik vardır.
d = c.t = (c-v).t1 = (c+v).t2
Burada t, t1 ve t2 değerleri yayının akış hızını gösteren zaman değerleridir ve t1 > t > t2 dir. Bu eşitlikten yararlanarak hareket eden uçaklardaki izleyiciler için televizyon yayınının akış hızını hesap edebiliriz (6).
|
|
|
ERIM EŞİTLİKLERİ VE SONUÇLAR | |
|
Hassas ölçü aletlerimiz çok küçük Doppler etkilerini bile tespit edebilmektedir. Bu da yanı zamanda Özel Relativitenin gözlenmesi ve ölçülmesi demektir. Dalga boyu ve frekans değişimleri ile, kısaca Doppler etkileri ile Özel Relativitenin etkilerinin eşzamanlı olarak oluştuğunu anlamak gerçekten çok önemli bir bilgidir.
Bu bilgiye erişen ilk insan olmanın kıvancını ve sevincini yaşıyorum. Bu eşitliklere kendi adımı vermek istedim.
Yukarıdaki eşitlikler Türkiye Cumhuriyeti Beyoglu 37. Noterliğinde Han Erim tarafından 29/Aralık/2009 tarihinde No: 35035 ile kayıt altına alınmıştır.
Eşitliklerde ds, ts , ƒs , λs değerleri için kendi referans sistemimize ait değerleri veya kendi referans sistemimize göre durağan olan herhangi bir referans sisteminin değerlerini kullanabiliriz.
| |
|
Establish: December 2001 Copyright © 2000-2011. Han Erim. All Rights Reserved. |