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  • tom同學
  • 發問2016/06/15 20:07
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已回答

之前高中學過,一個加速的電子會放出電磁波耗損能量。在看科普書談到等效原理說,沒辦法用任何實驗區分你到底是在一個均勻的重力場內還是在一個宇宙中作均勻加速的盒子,兩者做出來的實驗結果都一樣。所以如果我在地球上的桌子上放一顆電子,電子就會靜靜的待在桌上,可是依據等效原理我也可以把它看成是在宇宙中均勻加速,所以它應該放出電磁波。可是當我用重力的觀點看它並沒有加速阿,為甚麼要放出電磁波?電磁波帶走的能量從哪裡來?而且難道光是受重力影響就可以讓靜止的電荷放出電磁波嗎?有這種現象嗎?要到哪裡找資料?(感覺超奇怪,求解惑)

或是反過來說,等效原理也可以說是一個自由落下的人感覺不到重力,就好像重力不存在。如果在地球上我和一顆電子處在一個自由落下的箱子內,對我來說我是處在慣性系中,電子靜靜的漂浮著沒有受力、沒有加速度,所以應該不放出電磁波;可是對站在地上的人來說,電子受重力作用而加速,應該要放出電磁波。所以到底自由落下的電子會不會放出電磁波?如果會,那就是下落的我觀察到一個沒受力沒加速的電子莫名其妙放出電磁波;如果不會,那就是地上的人明明看見有力作用在電子上而電子也加速了,可是卻沒有放出電磁波。兩種情況都超奇怪的........
老師頭像
  • 回答22:02

我跟其他輔導老師討論了一下

覺得這樣的問題與都卜勒效應很類似

雖然光速在慣性座標系是常數

可是在加速座標系就不一定了,Ex 狹義相對論中,光可以轉彎

所以如果你跟電子有相同速度下移動,

電磁波的效應是感受不到的,就像是跟聲源一起移動,沒有都卜勒效應一樣

所以電子加速運動是會放出電磁波的

只是因為你的運動模式,所以會觀察不到

可是如果你是在靜止的慣性座標系,就會觀察到電磁波

柏杭老師提供你的資料是詳細推導,如果想要公式證明就去看那過程


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  • tom同學
  • 發問22:28

再發問

電荷放出電磁波應該會改變運動狀態,這樣一起下落相對靜止的人應該也會觀察到這個現象,可是他又沒觀測到電磁波,為什麼會改變?
老師頭像
  • 回答13:19

除非你能確定你跟電子有相對速度在,像是用電子槍射出

不然你無法知道你跟電子是都是靜止

還是都是一起運動

畢竟地球也不是固定在原地,而你以為靜止在桌面上的電子,也未必是真的沒有速度

古典電磁學認為電磁波是一種物理現象,絕對存在

而你的問題也就是在此

因為以相對論修正以後,沒有相對速度則沒有電磁波的效應,他是一種有相對速度

才會存在的物理現象

 


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  • tom同學
  • 發問14:48

再發問

那測不準原理?
電子無法?靜止?這件事情
這是因為量子力學的測不準原理,而且就是因為這個原因,古典的電磁學理論是有瑕疵的

在量子力學裡面,觀測會影響粒子的運動
這是因為?commutation relation?
老師頭像
  • 回答15:20

測不準原理是量子力學描述電子位置與動量無法同時知道

但是我們仍能知道大約的量值

因為測不準原理是描述位置與動量之類

兩個量測值的誤差積小於h/2pi

 


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  • tom同學
  • 發問16:36

再發問

老師您今天第一個回答的那個
我想問所以電子(或靜電小球)和跟電子一起下落的人之間會不會有相對運動?
老師頭像
  • 回答13:26

不會。

即使以靜止的人來看,電荷是因為受力而發出電磁波,並不是因為放出電磁波後而改變加速度。

所以放出電磁波是因應速度的改變,自然不會因為「放出電磁波」而有運動變化。


學生頭像
  • tom同學
  • 發問19:16

再發問

嗯嗯,謝謝老師啦

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