Ион обладающий скоростью света 0,6с испускает фотон в направлении противоположном скорости движения иона. Какова скорость фотона относительно иона?

Для того чтобы решить задачу, нужно правильно применить принципы специальной теории относительности. Рассмотрим, что дано:

• Ион движется со скоростью 0,6с относительно некоторой системы отсчёта (например, Земли).
• Ион испускает фотон в направлении, противоположном его движению.

Мы должны найти скорость фотона относительно иона.

Основные принципы

1. Скорость света в вакууме всегда постоянна и равна $c \approx 3 \times 10^8 \, \text{м/с}$, независимо от того, как движется источник света или наблюдатель.
2. Скорость света не подчиняется обычному сложению скоростей в классической механике, то есть мы должны использовать формулы из специальной теории относительности.

Решение задачи

Пусть ион движется со скоростью $v = 0,6c$ относительно наблюдателя. Ион испускает фотон в противоположном направлении, т.е. фотон движется в сторону, противоположную движению иона. Нам нужно найти скорость этого фотона относительно иона.

Для этого применим формулу сложения скоростей в специальной теории относительности. Скорость фотона относительно иона $u'$ вычисляется по следующей формуле:

Здесь:

• $v$ — скорость иона относительно наблюдателя (0,6c),
• $c$ — скорость света.

Подставляем значения в формулу:

Таким образом, скорость фотона относительно иона равна $-c$. Минус в результате означает, что фотон движется в противоположную сторону относительно иона (что и требовалось по условию задачи).

Ответ:

Скорость фотона относительно иона равна $c$, то есть фотон будет двигаться со скоростью света, но в противоположном направлении относительно иона.