狭义相对论--排版密集信息量大37页.pptVIP

* 本章题头 本章的基本问题: 1、经典时空观的内容是什么? 2、爱因斯坦为什么要提出新时空观？ 3、新时空观又有那些内容？ 4、根据新时空观可以推出哪些重要结论？ 经典时空观认为时间和空间是独立变化的参量，时间和空间的测量与观察者的运动没有关系。 时间、空间、运动在经典时空中是分割的，没有体现出他们的联系,质量是和运动无关的常量。 1、经典时空观的内容是什么? 不同参照系中时间间隔和空间隔分别相等 在两个惯性参考系（相互为匀速直线运动的参考系）S’和S中观察两个物理事件的时间间隔和空间间隔： 谁是谁非 如：牛顿定律 力学规律 在 系观察 在 系观察 在一切惯性系中，力学规律相同。 称为 伽利略相对性原理 电磁学规律 若 处有两个电荷 对 系，电荷间的相互作用 为静电力。 对 系，是两个运动电荷，还有磁力作用。 规律不相同 若 处有一光源，迎着 发射光波（电磁波） 对 光速 对 光速 无实验根据 谁是谁非难以判断 伽利略变换 有一对带正电的粒子在实验室中静止，其间距为d，实验室中静止的观察者看来，每个粒子受到一个电斥力，没有磁力存在，另一个以速度 向右匀速运动的观察者看来，每个粒子相对他在运动， 因此它们之间除了电斥力外，还应有相互吸引的磁力。如果作用 在 q’上的 合力，对两个观察者而言是相同的，那么，因为 电斥力 一定比 大；若进一步认为电荷是不变的，则两个观察者看到的电场必定不相等。 经典时空观失败 迈-莫实验 以太 光 对 地球 光 对 以太 地球 对 以太 若能用实验证明光波对地球的相对运动 符合上述规律，则地球对以太的绝对运动将被证实，“以太” 观点成立。 迈克耳孙设计了一种检验方法 根据“以太”观点，充满宇宙的“以太”是一切运动的绝对参考系。 光波靠 “以太” 传播，光对 “以太” 的绝对速度为 。 若在地球上固定一光源 ， 按伽利略的速度合成法则，地球对以太的绝对运动必满足： 或 迈克耳孙 莫雷实验 寻找 “以太” 失败实例 R 若能用实验证明光波对地球的相对运动 符合上述规律，则地球对以太的绝对运动将被证实，“以太” 观点成立。 迈克耳孙设计了一种检验方法： 根据“以太”观点，充满宇宙的“以太”是一切运动的绝对参考系。 光波靠 “以太” 传播，光对 “以太” 的绝对速度为 。 若在地球上固定一光源 ， 按伽利略的速度合成法则，地球对以太的绝对运动必满足： 或 迈克耳孙 莫雷实验 寻找 “以太” 失败实例 以太 光 对 地球 光 对 以太 地球 对 以太 续8 地球 光 对 以太 地球 对 以太 光 对 地球 底盘 镜 镜 玻片 11 m 臂长 l = 590 nm 迈克耳孙干涉仪 观察记录 干涉条纹 迈克耳孙 莫雷实验 假如存在 “以太”， 的 大小必与传播方向有关。 绕中心O 转动干涉仪， 两臂光程差必改变， 干涉条纹必有移动。 干涉仪转过 90°， 两臂位置取向互换， 光程差改变达极大， 条纹移动量亦达极大。 相对速率 若 “以太” 观点成立， 预期有 0.4 根条纹移动量。 （仪器的灵敏度，可判断0.01 根条纹的移动量）。 30 km / s 地球绝对 速度属假 设。在估算 干涉条纹移动量时用地球的公 转速度 。 这并不影响实验原理。 实测结果 经过不同季节、不同时间的反复仔细观测记录，没有发现预期的条纹移动。在历史上曾被称为有关寻找 “以太” 著名的 “零结果”。 寻找 “以太” 失败实例 地球 底盘 镜 镜 玻片 迈克耳孙干涉仪 观察记录 干涉条纹 相对速率 地球 底盘 镜 镜 玻片 11 m 臂长 l = 590 nm 迈克耳孙干涉仪 观察记录 干涉条纹 相对速率 双星周期的测量: ? 伴星B绕A,B的质心旋转。 按伽利略变换 地球S上测得双星的半周期在伽利略变换下应为 ? 因此测全周期应为 ！？ 伽利略变换值得怀疑！ 如果认为光速与光源（或接收器）是否运动没有关系，问题便得以解决。 若直接测全周期 双星周期的测量再一次证实了光速不变性，肯定了伽利略变换式必须修改！ 面对电磁学规律不满足伽利略相对性原理有三条路 1) 坚持经典时空观, 但对电磁学规律进行修正 发射假设 2) 伽利略变换作修正 洛仑兹: 收缩假设 3)建立全新的时空观 爱因斯坦: 狭义相对论 拖带理论: 为解释迈克耳逊干涉实验的结果, 有人提出, 由于以太很轻, 所以地球在自转时带着以太一起运动