Einstein yanınızda! Göreliliğin yaşamdaki etkilerini saymak
Elektromanyetik
Manyetizma göreceli bir etkidir. Elektriğin getirdiği yaşam rahatlığından yararlanabilmenizin nedeni, görelilik teorisine teşekkür etmeniz gerekir, çünkü görelilik teorisi jeneratörlerin çalışmasına izin verir.
Manyetik alandan bir tel halkası geçirirseniz, bir elektrik akımı üretilecektir. Teldeki yüklü parçacıklar, sürekli değişen manyetik alandan etkilenerek, yüklü parçacıkların bir kısmının hareket etmesine ve bir elektrik akımı oluşturmasına neden olur. Ancak, telin hareketsiz olduğu ve mıknatısın hareket ettiği bir durumu hayal edin.Bu anda teldeki yüklü parçacıklar (elektronlar ve protonlar) artık hareket etmiyor ve manyetik alandan etkilenmemesi gerekiyor. Ancak manyetik alanın etkisi var ve hala akım var. Bu, mutlak bir referans çerçevesi olmadığını gösterir.
Kaliforniya'daki Claremont Pomona Koleji'nde fizik profesörü olan Thomas Moore, Faraday yasasının doğruluğunu kanıtlamak için görelilik ilkesini kullandı. Faraday yasası, sürekli değişen bir manyetik alanın elektrik akımı ürettiğini belirtir. Moore, "Bu, transformatörlerin ve jeneratörlerin temel prensibidir, dolayısıyla elektrik kullanan herkes göreliliğin etkilerini deneyimleyecektir."
Elektromıknatıslar ayrıca görelilik teorisi üzerinde de çalışır. Doğru akım telin içinden geçtiğinde, elektronlar tel içinde akar. Normalde, tel elektriksel olarak nötr görünür ve net pozitif veya negatif yükü yoktur. Bunun nedeni, protonların (pozitif yük) ve elektronların (negatif yük) sayısının aynı olmasıdır. Bununla birlikte, yanına doğru akım olan başka bir tel koyarsanız, akımın yönüne bağlı olarak ikisi birbirini çekecek veya itecektir.
Akımın aynı yönde hareket ettiğini varsayarsak, birinci teldeki elektronlar ikinci teldeki elektronlara göre hareketsizdir (akımın gücünün yaklaşık olarak aynı olduğu varsayılırsa). Aynı zamanda elektronik açıdan bakıldığında her iki teldeki protonlar hareket ediyor. Göreceli uzunluk kısalması etkisi nedeniyle, protonlar arasındaki mesafe de daha yakın görünmektedir, bu nedenle telin birim uzunluğu başına negatif yüklerden daha fazla pozitif yük vardır. Aynı cinsten suçlamalar birbirini ittiği için iki tel de birbirini iter.
Ters yöndeki akımlar, iki telin birbirini çekmesine neden olur, çünkü ilk telin perspektifinden diğer teldeki elektronlar daha yoğundur ve net bir negatif yük üretir. Aynı zamanda, ilk teldeki protonlar net bir pozitif yük oluşturur ve zıt yükler birbirini çeker.
Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)
Aracın GPS navigasyon işlevinin doğru çalışabilmesi için uydunun görelilik etkisini dikkate alması gerekir. Bunun nedeni, uyduların ışık hızına yakın hareket etmeseler bile, hala oldukça hızlı olmalarıdır. Uydular aynı zamanda yeryüzündeki yer istasyonlarına da sinyal gönderiyor. Yerçekimi nedeniyle, bu yer istasyonlarının (ve arabanızdaki GPS cihazının) ivmesi yörüngedeki uyduların hızından daha yüksektir.
Daha yüksek doğruluk elde etmek için, uydu tarafından kullanılan saat saniyenin milyarda biri (nanosaniye) kadar doğrudur. Her bir uydu yeryüzünden 20.300 kilometre yukarıda olduğundan ve saatte yaklaşık 10.000 kilometre hızla hareket ettiğinden, göreliliğin zaman genişlemesi günde yaklaşık 4 mikrosaniye sürer. Yerçekiminin etkisiyle bu sayı 7 mikrosaniyeye veya 7000 nanosaniyeye yükselecek.
Bu fark çok gerçektir: Görelilik etkisini dikkate almazsanız, bir sonraki benzin istasyonuna sadece 0,8 km'lik bir GPS cihazı olduğunu söylerseniz, ertesi gün mesafenin 8 km olduğunu söyleyerek değişeceksiniz.
Altının rengi
Çoğu metal parlaktır çünkü atomlardaki elektronlar farklı enerji seviyelerinden veya "yörüngelerden" atlar. Metale çarpan bazı fotonlar soğurulur ve daha uzun dalga boylarında yeniden yayılır. Bununla birlikte, çoğu görünür ışık yalnızca yansıtılacaktır.
Altın atomu ağır bir atomdur, bu nedenle iç elektronlar yeterince hızlı hareket ederler ki göreceli kütle artışı ve uzunluktaki daralma oldukça önemlidir. Bu nedenle, elektronun çekirdek etrafındaki yolu daha kısadır ve momentum daha büyüktür. İç yörüngede elektronların taşıdığı enerji, dış elektronların enerjisine daha yakındır ve soğurulan ve yansıtılan dalga boyu daha uzundur.
Daha uzun dalga boylu ışık, genellikle yalnızca yansıtılan bazı görünür ışığın absorbe edileceği ve bu ışığın spektrumun mavi ucunda olduğu anlamına gelir. Beyaz ışık, gökkuşağının tüm renklerinin bir karışımıdır, ancak beyaz ışık altın üzerine parladığında, ışığın bir kısmı emilecek ve daha sonra genellikle daha uzun dalga boylarına sahip bir miktar ışık yayılacaktır. Bu, karışık ışık dalgalarında daha az mavi ve mor bileşen gördüğümüz anlamına gelir. Sarı, turuncu ve kırmızı ışık mavi ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip olduğundan, altın rengi sarımsı görünecektir.
Altının aşınması kolay değil
Göreli etkinin altın elektronlar üzerindeki etkisi, altının diğer maddelerle paslanmasının veya reaksiyona girmesinin kolay olmamasının nedenlerinden biridir.
Bir altın atomunun dış katmanında yalnızca bir elektron bulunur, ancak kalsiyum veya lityum kadar reaktif değildir. Aksine, altın atomlarındaki elektronlar orijinal ağırlıklarından "daha ağırdır" ve çekirdeğe daha yakındır. Bu, en dıştaki elektronların muhtemelen çekirdeğin yakınındaki diğer elektronlarla aynı olacağı ve diğer maddelerle reaksiyona girme olasılığının daha düşük olduğu anlamına gelir.
Cıva sıvıdır
Altın atomuna benzer şekilde, cıva atomu da bir tür ağır atomdur. Elektronlar yeterince hızlı olduğundan ve ortaya çıkan kütle arttığından, çekirdeğin yakınına sıkıca bağlanırlar. Cıva atomları arasındaki bağ enerjisi çok zayıftır, bu da katıların daha düşük sıcaklıklarda erimesini çok kolaylaştırır, bu nedenle genellikle sıvı cıva görürüz.
Vintage TV
Sadece birkaç yıl önce, çoğu TV ve monitörde ayrıca katot ışınlı tüp ekranları vardı. Bir katot ışın tüpünün çalışma prensibi, elektronları fosfor tabakasının yüzeyine yaymak için büyük bir mıknatıs kullanmaktır. Her elektron ekranın arkasına çarptığında, ışık yayan bir piksel oluşturulur. Bu görüntülenen elektronlar, ışık hızının% 30'una kadar yayabilir. Göreceli etkiler açıktır ve üreticiler mıknatıs yaptıklarında bu etkileri dikkate almalıdırlar.
