由于物理学中假设了光速不变原理,光对参考系不具有惯性,两束光相对速度没有多少应用,故最有应用价值的是
V=c±u
这个关系式可以用来解释光在两地传播时会出现系统时差效应,比如西安东京卫星通信时间延迟,被实验证明过的Sagnac效应.利用光速不变原理,还可解释横向观测光的洛仑兹效应,这就是1937年实验验证过的相对论多普勒效应,等等。
凡是与光参与的伽氏相对性原理,如果利用了光速不变,可解释也可推论出很多光学观测效应。
比如,做一个题会更好了解 V=c±u 的物理价值。
路基上有三点M、O、N,其中了OM=m,ON=n。一列货车以速度v,沿MON方向行驶,当列车经过O点时发出一道闪光。求列车上的观察者看到闪光到达M点和N点的时间差。
解:根据光速不变原理和伽利略相对性的时间相等原理,有
1/c=s/v
(1+ s + h)/c = h/v
可得出
tm=(s+h)/v = 2m/(c-v)
由
n/c=s/v
(n- s - h)/c = (h)/v
可得出
tn=(s+h)/v = 2n/(c+v)
时间差取绝对值T=tm-tn= 2[(n-m)c-(n+m)u]/(c²-u²)
当m=1时,得
T=tm-tn= 2[(n-1)c-(n+1)u]/(c²-u²)
当m=n时,得
T=tn-tm = 4n.u/(c²-u²)
如果上式还无法理解,那么,就把上面的问题化为圆盘旋转问题,可令 n=π.r,u=ω.r,S=π.r²,则T为
T= 4ω.S/(c²-u²)≈4ω.S/c²
我相信大家很熟悉上面这个结果,它就是被实验证明过的Sagnac效应.