انحراف پرتو نور در ميدان گرانشي
همانطور كه ميدانيم F نيرو در واحد نيوتن برابر است با
m جرم در واحد
كيلوگرم ضربدر a شتاب در واحد متر بر مجذور ثانيه يعني :
همچنين w وزن و يا F
نيروي جاذبه وارد بر يك جسم در ميدان گرانشي در
واحد نيوتن برابر است با جرم جسم در واحد كيلوگرم ضربدر
g شتاب ثقل ميدان
گرانشي در واحد متر بر مجذور ثانيه يعني :
اين هم ارزي مابين جرم گرانشي و جرم اينرسي ، انيشتين را به اين فكر
انداخت كه آثار گرانش را با آثار شتاب يكي بداند . اين همان اصل هم
ارزي است كه نقطه شروع نسبيت عام را مشخص ميكند . يكي از اين آثار ، انحنا يا خميدگي مسير نور است ، در رابطه با شكل
زير :
فرض كنيد كه ناظر در جعبه A بدون حركت و
ساكن قرار دارد . اگر يك پرتو نور از شكاف 1 وارد شود مسلما از شكاف 2
خارج شده و مسير روزنه ( باند خط چين ) به خط مستقيم مشاهده خواهد شد ،
يعني در امتداد مسير سبز رنگ .
اينك فرض ميكنيم كه ناظر در جعبه B با
شتاب a قرار دارد . اگر يك پرتو نور
از شكاف 1 وارد شود مسلما از شكاف 2 خارج نخواهد شده بلكه به نقطه 3
تابيده و مسير روزنه منحني شكل مشاهده خواهد شد ، يعني منحني قرمز رنگ .
در پايين شكل ، جرم زياد M را در نظر
ميگيريم كه داراي شتاب ثقل ( شتاب گرانشي ) g-
ميباشد . در واقع پرتو نور در زمان گذر از ميدان گرانشي به
طرف مركز جاذبه سقوط خواهد كرد و مسير حركت آن مستقيم نبوده بلكه از خط
راست سبز به منحني قرمز رنگ تغيير خواهد كرد و لازم به توضيح است كه در
اين مبحث اشارهاي به تغيير طول موج و يا انرژي نور نداريم .
a=-g
اين برابري به اين معني است كه بردار a و
g مقداري مساوي داشته ولي با يكديگر
زاويه 180 درجه دارند .
اينك با استفاده از معادلات مكانيك كلاسيك نيوتني
زاويه اين انحراف پرتو نور در يك جعبه يا يك دستگاه مختصات با شتاب
a همچنين در يك ميدان گرانشي با شتاب ثقل
g را محاسبه ميكنيم . البته در اين محاسبات
از جهت بردار شتاب و شتاب ثقل صرف نظر كرده و فقط مقدار آنها را در نظر
ميگيريم .
حال موضوع را از ديدگاه نسبيت و مكانيك كوانتومي برسي ميكنيم :
و يا :
همانطور كه از تمامي معادلات فوق مشخص است با صفر شدن مقدار
f يا همان بسامد و فركانس موج الكترومغناطيس
، نيروي فوتون نيز صفر ميشود . پس خيلي راحت ميتوان به اين نتيجه كلي
رسيد كه فوتون حامل نيروي ميدان الكترومغناطيسي نيست براي اينكه ما در
ميدان الكترومغناطيسي با شدت ثابت و بدون تواتر نيروي الكتريكي و
مغناطيسي داريم ولي نيرو و انرژي فوتون صفر خواهد بود . پس فوتون
ميتواند حامل انرژي و نيروي نوسان ميدان الكترومغناطيسي باشد نه خود
ميدان .
محمدرضا طباطبايي 29/12/87
http://www.ki2100.com
لطفا نظر خود را
به تالار زير ارسال فرماييد :
/talar/viewtopic.php?f=106&t=149
