Механика. Щербаченко Л.А. - 119 стр.

                 Теперь проанализируем тот же опыт из лабораторной системы коор-
            динат, связанной с Землей, в которой неинерциальная система координат
            свободно падает. Будем считать, что в момент испускания луча в точке О ско-
            рость этой системы равна нулю (но ускорение, конечно, не равно нулю, а
                                                                              h
            равно ускорению свободного падения). За время ∆t =                  распространения
                                                                              c
            луча от точки О до точки наблюдения на высоте h свободно падающая
                                                                        gh
            система координат приобретает скорость v = g∆t =               . Следовательно, из-за
                                                                         c
            эффекта Доплера находящийся в этой системе наблюдатель должен
            воспринять излучение большей частоты, чем частота испущенного в точке О
                                 v
            света, на ∆ω = ω . Однако анализ явления в неинерциальной системе показал
                                 c
            отсутствие изменения частоты. Отсюда можно заключить, что в процессе
            распространения света между точкой О и точкой на высоте h произошло
                                                                      gh
            уменьшение частоты испущенного света на ∆ω = ω               . Для видимого света это
                                                                      c2
            означает сдвиг соответствующей частоты в сторону красного цвета спектра.
            Поэтому эффект уменьшения частоты света при распространении против силы
            тяжести называется красным смещением.
                  Значение его в земных условиях очень мало. При разности высот
            в 10 м для красного смещения получаем следующую оценку:
               ∆ω   10 ⋅ 10
                  ≈            ≈ 10 −15                                                     (22)
               ω     (
                    3 ⋅ 10 8
                             )
                             2



                               Заметить такое изменение частоты – примерно то же
                               самое, что заметить недостачу одной секунды в ста
                               миллионах лет. Тем не менее, в 1960 г. удалось это
                               ничтожное в земных условиях красное смещение
                               надежно зафиксировать. Для этого был использован
                               эффект Мёссбауэра, который заключается в том, что при
                               определенных условиях фотоны излучаются ядром
                               практически без отдачи. Условие этого излучения без
                               отдачи состоит в том, что импульс отдачи при
                               излучении фотона воспринимается не отдельным атомом, а
                               всей кристаллической решеткой атомов. Эффект
                               Мёссбауэра в том и состоит, что такие условия возможны.
                  Рис. 7       Вследствие излучения без отдачи ширина линии
                               излучения получается очень маленькой, т. е.
            испускаемые фотоны имеют разброс частоты в очень малой области. С
            другой стороны, поглощение фотона также произойдет только тогда, когда
            его частота почти точно равна частоте испускания без отдачи.
            Пусть вещество А (рис. 7) излучает без отдачи фотоны некоторой частоты,
            а такое же вещество В при этих же условиях может поглощать фотоны той
            же частоты. Некоторое число фотонов проходит вещество В, не будучи
                                                                                              119

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com