infist

บทที่ 16 · คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

Problem 16.44 Challenge

หัวข้อ: ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (The Special Theory of Relativity)

เครื่องตรวจจับความเร็วของตำรวจจะส่งคลื่นไมโครเวฟความถี่ f ความยาวคลื่น λ ออกไปสะท้อนกับรถที่วิ่งด้วยความเร็ว v คลื่นที่สะท้อนกลับมาจะมีความถี่ต่างจาก เดิมโดยปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ จากนั้นคลื่นสะท้อนจะรวมกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ มีความถี่เท่ากับคลื่นไมโครเวฟที่ส่งออกไปและทำให้เกิดบีต a) จงแสดงว่าความถี่ที่เครื่องตรวจจับได้รับจากคลื่นที่สะท้อนกลับมา คือ c + v f′′ = ( )f? c - v b) จงแสดงว่าความถี่บีตจะประมาณได้ว่า f c) จงแสดงว่าค่าความคลาดเคลื่อนในการวัดความเร็วโดยเครื่องมือนี้จะมีค่าประมาณ Δv = Δf
รูปประกอบโจทย์ 16.44
รูปประกอบโจทย์ 16.44
คำตอบ
\(\Delta v=\frac{\lambda}{2}\Delta f_{b}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

a) พิจารณาความถี่ที่รถได้รับ

จาก \(f′ = f\sqrt{\frac{1 + \beta}{1 - \beta}}\)

พิจารณาความถี่ที่เครื่องมือได้รับ

จาก \(f′′ = f′\sqrt{\frac{1 + \beta}{1 - \beta}}\)

\(f'' = (f\sqrt{\frac{1 + \beta}{1 - \beta})}\sqrt{\frac{1 + \beta}{1 - \beta}}\)

\(f'' = f(\frac{1 + \beta}{1 - \beta})\)

\(f'' = f(\frac{1 +\frac{v}{c}}{1 -\frac{v}{c}})\)

\(f'' = f(\frac{c + v}{c - v}) \;\blacksquare\)

b) จาก \(f_{b}= f'' - f\)

\(f_{b}= f(\frac{c + v}{c - v}) - f\)

\(f_{b}= f(\frac{c + v - (c - v)}{c - v}) =\frac{2vf}{c - v}\)

เนื่องจาก v ≪ c ดังนั้น c - v ≈ c

จะได้ \(f_{b}=\frac{2vf}{c}\)

\(f_{b}=\frac{2v}{\lambda}\;\blacksquare\)

c) จาก \(f_{b}=\frac{2v}{\lambda}\)

\(v=\frac{\lambda}{2}f_{b}\)

\(\Delta v=\frac{\lambda}{2}\Delta f_{b}\;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (The Special Theory of Relativity)
16.32 16.33 16.34 16.35 16.36 16.37 16.38 16.39 16.40 16.41 16.42 16.43