爱因斯坦 - 副本重点.ppt

现代物理学的两大代表人物 “爱因斯坦”无处不在 毫不夸张地说，根据爱因斯坦创立的科学理论而研发出的发明创造，几乎涵盖了现代文明的每一个角落。电脑游戏、公共汽车、数码照相机……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。  数码相机 星期天，你会和家人轻松郊游。当你打开数码相机，准备摄下家人温馨的笑容时，要先感谢爱因斯坦。从镜头飞进来的光子会把半导体里的电子挤走，这利用了宝贵的光电效应。  一、科学伟人的成长历程： 1、少年时代的爱因斯坦：很少讲话，善于思考。 在某次吃晚饭的时候，爱因斯坦打破了沉默，他说“这汤太烫了。”这下他的父母才放心，然后问他为什么之前不说话。爱因斯坦答道：“因为到现在为止一切都很正常。” 2、中学时代的爱因斯坦 “不守纪律、心不在焉、想入非非” 中学老师给爱因斯坦的评语： 学校也断言：爱因斯坦将“一事无成”并将他赶出学校。 爱因斯坦在10岁时，进入了慕尼黑的路提波德中学。他喜欢上了数学，并开始自学高等数学。没过多久，数学老师已经不是他的对手了，常常被小爱问得张口结舌。有一次，数学老师公开对他说：“如果班上没有你这个学生，我会非常愉快。”小爱困惑地说：“我并没有做对不起老师的事呀！”“但是，你提的问题经常使我心神不定。” 3、大学的爱因斯坦： 在这里，爱因斯坦的自由散漫发挥到极致。他可以穿着拖鞋进出教室，可以蓬头垢面地整天窝在实验室，可以和同学们在一起自由讨论，可以不去上自己不喜欢的课。……在他当时看来，物理世界是简单而优美的。 二、爱因斯坦的科学贡献 1、狭义相对论的提出 爱因斯坦的头脑里塞满了以太，量子，时间，空间这些东西，以至于给他的孩子小汉斯拿着奶瓶喂奶时也时常走神。而逻辑上的混乱让爱因斯坦更是无所适从。 他疲倦地从办公室回到家里，头脑里天旋地转，然而凭直觉爱因斯坦逐步认定有种极平常的经验在作祟，究竟是什么呢？他越想越困，眼睛慢慢快要阖上了，这时，厨房里传来妻子米列娃的呼唤， “阿尔伯特，吃饭的时间到了，还不快收拾桌子？” “时间！？”宛如流星划过脑际，爱因斯坦几乎从椅子上跳将下来。他匆匆翻开牛顿的《自然科学的哲学原理》。在上面牛顿以确凿的口气写道： “绝对空间就其本性来说与外界任何事物毫无关系，它永远是同一的，不动的。” “绝对的，真实的数学时间本身按其本性来说是均匀流逝的，与外界的任何事物无关。” “在运动系和静止系坐标变换时，显然，时间是不变的。” 在一个月内，名不见经传的爱因斯坦向德国最有声望的杂志《物理学年鉴》 发表了三篇论文。 爱因斯坦的四篇论文： 1）、他挑出分量最轻的一篇，内容是通过中性物质的稀溶液的扩散和内摩擦来测定原子的大小，寄给了他的母校苏黎士联邦工业学院，毫不费力地取得了博士学位。 2）另一篇是关于研究悬浮微粒的布朗运动的，也开辟了一个新方向。 3）第三篇是著名的光电效应，历史上第一次提出光量子的理论，在发展与相对论并称二十世纪物理学两大基石的量子力学中意义重大，几年后单凭此而不是相对论就获得诺贝尔物理奖。 4）第四篇的论文名字很朴素，叫《论运动物体的电动力学》。然而稍通物理学史的人都知道这是一篇惊世骇俗的文章，它宣布了狭义相对论的诞生。 2、狭义相对论的内容： 相对性原理和光速不变原理（必修3） 举个例子吧，一束光向你而去,如果你乘一辆每秒20万公里的火车去追它，按照常理可知光速每秒30万减掉你的20万，那么你在火车测到的光速应该是10万公里每秒，顺理成章。但是，那是错的,实际情况是，无论你选取的是什么参照系，光速都不受相对性的影响，永远为30万公里每秒。（光相对于以速度v运动着的惯性观察者的传播速度是c-v（当c和v同向时）或c+v（当c和v反向时））。这就是光速不变原理。所谓光速不变是指光在传播时其运动速度不适用于任何参照系。 事实比这个例子更复杂，仅供理解。 相对性原理： 光速不变原理： 广义相对论 爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时，这种弯曲可使从 它旁边经过的任何其它事物，即使是光线，改变路径。 3、广义相对论： 地球周围引力场和时空结构拖曳扭曲时的情景。科学家通过分析两枚绕地球轨道的人造卫星11年的运行轨迹，发现由于地球旋转所造成的特异的空间结构，使这些卫星大概每年出现大约2米的轨道偏离的现象。 宇宙中黑洞旋转引起的时空扭曲效应，以及黑洞物质猛烈喷发的情景。 一个真实的故事 1916年，爱因斯坦完成了长篇论文 《广义相对论的基础》 爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面 将会发生一点七秒的偏转。 爱因斯坦相对论的创立是不是意味着牛顿力学的消亡？ 牛顿力学研究的是宏观下物体低速运动的状态； 爱因