§15.2 狭义相对论的两个基本假设.pptVIP

美国物理学家。1852 年12月19日出生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰），后随父母移居美国，毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席，美国科学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员，1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。 Michelson主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速的精密测量，在他的有生之年，一直是光速测定的国际中心人物。他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪（Michelson干涉仪），在研究光谱线方面起着重要的作用。1887年他与美国物理学家E.W.-Morley合作，进行了著名的Michelson—Morley实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。他研制出高分辨率的光谱学仪器（经改进的衍射光栅和测距仪）。Michelson首倡用光波波长作为长度基准，提出在天文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。 由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究，Michelson于1907年成为美国第一位获诺贝尔物理学奖的人。 迈克耳逊 1 迈克耳逊 - 莫雷实验 对 (1) 光线：O ? M1 ? O §15.2 狭义相对论的两个基本假设 一. 伽利略变换的困难 Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换 迈克耳逊 - 莫雷实验的零结果 以太风 (1) (2) 2 对 (2) 光线：O ? M2 ? O 由 l1 = l2 = l 和 v c 两束光线的时间差 当仪器转动 p / 2 后，引起干涉条纹移动 3 l =11 m , 实验结果: 迈克耳逊 — 莫雷实验的零结果，说明“以太”本身不存在。 后来又在德国、美国、瑞士多次重复该实验，得到的仍然是 “ 0 结果”。迈克尔逊在 70 高龄时仍在做这方面的工作。（1987年还有人做，精度提高了50倍） 即，实验没有发现条纹移动。 4 由此可从理论上推算出以太风的速度，干涉仪应可测出 0.01 个条纹的移动 结论 以太不存在，光的传播不需任何媒质，可在真空中传播，从而否定了绝对惯性参照系的存在。 地球上光沿各方向传播速度相同，与地球运动状态无关。 迈克尔逊干涉仪由于可进行精密测量，1907年迈克尔逊获诺贝尔物理学奖。 5 1905年，A. Einstein 首次提出了狭义相对论的两个假设 1. 光速不变原理 在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值 包括两个意思： 光速不随观察者的运动而变化 光速不随光源的运动而变化 所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。 二. 狭义相对论的两个基本假设 2. 相对性原理 一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式 6 在牛顿力学中，与参考系无关 在狭义相对论力学中，与参考系有关 (1) Einstein 相对性原理 是 Newton力学相对性原理的发展 讨论 (2) 光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对 (3) 时间和长度等的测量 7 时间间隔的测量是绝对的，即两事件的时间间隔在不同的惯性系中是相同的； 空间间隔的测量是绝对的，即：两点的空间间隔在不同的惯性系中是相同的。 这意味着绝对时间、绝对空间、伽利略变换等都是错误的。 说明同时具有相对性，时间的量度是相对的。 　　在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并不一定是同时发生的。 长度的测量是和同时性概念密切相关。 8 例 观察者甲、乙，分别静止在惯性系 S，S′ 中， S’ 相对 S 以 v 运动， S′中一个固定光源发出一束光，与 v 同向，则 [ B ] 正确的答案是： (A) (1) (2) (3) (B) (1) (4) （5） (C) (2) (3) （5） (D) (1) (3) (4) 乙测得光速为 c . 甲测得光速为 c+v; 甲测得光速为 c-v； 甲测得光速为 c； 甲测得光相对于乙的速度为 c-v。 9 例 宇宙飞船相对于地面以速度 v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过 Δt （飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 [ A ] 10 Einstein在深入研究Newton力学和Maxwell电磁场理论的基础上，坚信 相对性原理是普遍有效的 经典物理学的绝对时空观是错误的 绝对惯性系（以太）是不存在的 　　1905年6月， Ein