Мысленный эксперимент эффекта Допплера.
Рассказывают, что известный физик Роберт Вуд, проехав однажды на автомашине на красный свет светофора, был остановлен блюстителем порядка. Роберт Вуд, сославшись на эффект Доплера, уверял, что он ехал достаточно быстро и красный свет светофора для него изменился на зеленый. Однако, также нашёлся студент, которому не удалось сдать какой-то экзамен (или зачёт?), но ему удалось настучал блюстителю порядка, что красный сигнал светофора (λ1=650 нм) воспринимался как зеленый (λ2=550 нм), при этом, скорость должна была быть v=50000 км/сек. Поскольку Роберту Вуду стал светить ТАКОЙ штраф за превышение скорости, что ему пришлось оплатить таки нарушение за проезд под красный свет светофора. Стучите, да обрящете.
А теперь рассмотрим такой мысленный эксперимент.
Равномерно и прямолинейно, без каких бы то тряски и ускорений, по железной дороге движется поезд, обустроенный следующим способом. На крыше поезда установлен и горит монохромный источник жёлтого цвета. Внутри поезда имеются точные часы и лазерная рулетка, причём и то, и другое синхронизируются с указанным источником света и друг с другом.
Внутри поезда, допустим, люди измеряют линейный стержень в поезде (вдоль дороги), засекают показателя часов (при мелькании столбов с окна поезда), сами люди двигаются, махают руками и ногами, говорят (хоть поют), снимаются всё это по поездному телевидению и всё в прямом эфире. Скорость поезда выбирается специально, v=25000 км/сек
Когда поезд сначала приближается к станции, мы, находясь на этой станции, видим, что на крыше поезда горит источник зелёного цвета. Когда же, проехав станцию, смотрим вслед поезду и видим, что на крыше поезда горит источник красного цвета. Таким образом, когда поезд к нам приближается, то часы поезда тикают быстрее станции, т.е. все пассажиры говорят, поют и двигаются быстрее нас, стоящих на перроне, да и линейный стержень в поезде видим короче, чем такой же на перроне. Когда же поезд от нас удаляется, то часы поезда тикают медленнее станции, т.е. все пассажиры говорят, поют и двигаются медленнее нас, стоящих на перроне, да и линейный стержень в поезде видим длиннее, чем такой же на перроне. Таким образом, мы можем видеть в поезде совершенно разное, в зависимости от того, в какую сторону и с какой скоростью движется поезд.
А в самом поезде ничего не меняется. Длина стержня измеряется в целых числах длин волн и частоту поездных часов с мельканием столбов в вагонном окне.
