151相對論的誕生1-wenkub
2022-11-28 20:52:42 本頁面
【正文】 98年猜測到光速不變且各向同性，這與愛因斯坦對同時性的定義相當接近，但彭伽勒未考慮到同時性的相對性問題，沒有對時間的絕對性問題提出異議。 荷蘭物理學(xué)家洛倫茲（ Hendrik Antoon Lorentz 18531928）在1904年發(fā)表的 《 以小于光速的任何速度運動著的體系中的電磁現(xiàn)象 》中把長度收縮歸結(jié)為一種特殊的動力學(xué)過程： 相對于以太運動的物體在運動方向上發(fā)生收縮；相對于以太靜止的物體長度不會收縮，哪怕相對于觀測者是運動的。他認為地球穿過以太運動，一切物體都要在運動方向上產(chǎn)生一定比例的收縮，既 (1v2/c2)1/2的比例收縮（ v為物體與以太的相對速度， c為光速）。 3. 邁克耳遜為此而獲得 1907年的諾貝爾物理學(xué)獎，他也是獲得此獎的第一位美國人?；蛘撸? 2. 地球相當于以太靜止，但這幾乎是要倒退到中世紀以前的地心宇宙說。他們發(fā)現(xiàn)最大的位移不超過 1%個條紋。 3. 邁克耳遜 莫雷的實驗長度為 11米，波長等于 107米。 3. 如果 AB=AC=L， 那么光在 AB、 AC間往返所需的時間分別為： 4. t1=2L/(c(1v2/c2)1/2)和 t2=t1/(1v2/c2)1/2 5. 兩者之差 △ t， 忽略高階小項后 ， 為 Lv2/c3。 邁克耳遜先單獨做了一個實驗來測量地球穿過以太的效應(yīng)，1881年他發(fā)表結(jié)果說沒有發(fā)現(xiàn)地球相對于以太的可以檢測的運動。以太理論達到頂峰。 一、相對論產(chǎn)生的科學(xué)背景 1. “以太風 ” 測定的零結(jié)果 17世紀到 19世紀末，科學(xué)家們?yōu)榱藢ふ乙环N力學(xué)模型來解釋光學(xué)現(xiàn)象，由此而發(fā)展起來一套以太理論。 波動說把光解釋成為由以太傳遞的橫向振動，解釋了大部分光學(xué)現(xiàn)象。 2. 以太如此重要，需要做個實驗證明它的存在。 零結(jié)果 幾年后他又與一名化學(xué)教授莫雷（ 18381923）合作，以更高的精度重復(fù)了這個實驗， 1887年他們公布實驗結(jié)果，仍然沒有發(fā)現(xiàn)地球相對于以太的運動。相應(yīng)的光程差為 Lv2/c2。以太風，也就是地球繞太陽的軌道速度每秒 30公里，那么 n約等于 。 2. 實驗無法觀察到預(yù)期的 ?；蛘?， 3. 根本沒有以太這種東西，但是光的波動說理論和麥克斯韋電磁理論都是建立在以太基礎(chǔ)之上的。 洛侖茲的理論 邁克耳遜 莫雷實驗的零結(jié)果大大震驚了當時的物理學(xué)家們，他們無法相信根本不存在以太這種東西， 為了維護以太理論，一些科學(xué)家又提出了各種不同的假設(shè)來解釋邁克耳遜 莫雷實驗的零結(jié)果。收縮的量隨物體運動速率的增加而增加。 這就是絕對收縮理論，是以太理論面臨嚴重威脅時為了維護舊傳統(tǒng)運動觀念而作出的最后一次嘗試。 二、愛因斯坦生平及主要貢獻 愛因斯坦（ Albert Einstein 18791955）出生于德國烏爾姆的一個猶太人家庭，幼年遷居慕尼黑。 專利局小職員 大學(xué)畢業(yè)后的工作不好找，還是在借他筆記的朋友的父親的幫助下，在 1901年進了瑞士伯爾尼專利局，謀得一個低級職員的職位。 主要科學(xué)貢獻 1905年被稱作愛因斯坦的 “ 奇跡年 ” ，這一年愛因斯坦在 《 德國物理學(xué)年鑒 》 上發(fā)表了 4篇論文，包括物理學(xué)方面三項重要的發(fā)展， 1. 《 一個關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的啟發(fā)性觀點 》 2. 《 關(guān)于熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的運動 》 3. 《 論動體的電動力學(xué) 》 4. 《 物體的慣性是否與它所含的能量有關(guān)？ 》 這一年他還完成了博士論文 “ 分子大小的新測定方法 ” ，獲得博士學(xué)位。 4. 根據(jù)愛因斯坦的布朗運動方程，可以求出分子的大小和構(gòu)成分子的原子的大小，使得道爾頓提出原子論一百多年來人們首次可以得出原子大小的可靠數(shù)值。 三、狹義相對論 愛因斯坦在 《 論動體的電動力學(xué) 》 中指出： “ 企圖證實地球相對于 ‘ 光媒質(zhì) ’ 運動的實驗的失敗，引起了這樣一種猜想：絕對靜止這概念，不僅在力學(xué)中，而且在電動力學(xué)中也不符合現(xiàn)象的特性，倒是應(yīng)當認為，凡是對力學(xué)方程適用的一切坐標系，對于上述電動力學(xué)和光學(xué)的定律也一樣適用，對于第一級微量來說，這是已經(jīng)證明了的。 狹義相對論的兩條基本原理 以上這一段話提出了狹義相對論的兩條基本原理： 相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中是等價的； 光速不變性原理：光在真空中的傳播速度為一常數(shù) c，與光源和觀測者的運動狀態(tài)無關(guān)。 t′= 0和 t′= 1對應(yīng)于該鐘接連兩聲滴答。 顯然當 v = c時，時間停止了，但這是不可能的。 如果雙胞胎兄弟中的一個留在地球，另一個去作星際旅行，飛船速度足夠大，直線飛向一顆恒星再飛
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1