以太漂移的探索.pptVIP

在物理学思想的发展中，“以太”是作为一种特殊物质被引进物理学的 笛卡尔1644年发表的《哲学原理》 中也引用了以太的观念 他认为由于太阳周围以太出现漩涡，才造成行星围绕太阳的运动 1678年惠更斯把光振动类比于声振动，看成是以太中的弹性脉冲，以太又充当了光波的载体 以太绝对参考系 对于电磁现象的研究，可以定义一个最优惯性系，即相对于以太静止的参照系，这实际上就是牛顿的“绝对空间”，而且利用在静止以太中以太恒定速度传播的光信号，又可以确定出在宇宙中一切地点都同步的“绝对时间”这样，充满整个宇宙的绝对静止的以太，就成了牛顿绝对时空的物质框架 光行差的观测 詹姆斯·布拉德雷 Bradley·James 他的实验正说明经典的速度叠加原理不适用于光的传播。 他假设星体以无数种速度发射光的微粒，只是因为人眼对光有选择性，只能接收某一特定速度的光微粒，所以看不出差别。 菲涅耳提出部分曳引假说 假说一：在透明物体中，以太可以部分地 被这一物体拖曳。 假说二：假设透明物体的折射率决定以太 的密度。 假说三：假设这些密度与折射率的平方成 正比。 假说四：真空中的以太是绝对静止的，透明物体 运动时，物体只能带动多于真空的那一 部分以太。 裴索试验 1859年，斐索做了一个流水实验，实验的目的是为了考察介质的运动对在其中传播的光速有何影响，从而判断以太是否被拖曳。 实验装置如右图所示，光束由光源发出后，经过半透镜后分为两束，一束光与水流方向一致，另一束光则与水流方向相反，两束光在观察者处产生干涉条纹。 麦克尔逊干涉仪实验 在1887年到1905年之间，人们曾经好几次企图去解释麦克尔逊——莫雷实验。 最著名者为荷兰物理学家亨得利克·罗洛兹，他是依据相对于以太运动的物体的收缩和钟变慢的机制。 然而，一位迄至当时还不知名的瑞士专利局的职员阿尔贝特·爱因斯坦，在1905年发表的一篇著名的论文中指出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念的话，整个以太的观念就是多余的。 几个星期之后，一位法国最重要的数学家亨利·彭加勒也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比彭加勒的论证更接近物理，因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦，但彭加勒的确在其中起了重要的作用. 英国物理学家洛奇（OliverJosephLodge，1851—1940）在1892年做了一个钢盘转动实验，以试验以太的漂移。 他把两块靠得很近（相距仅1英寸）的大钢锯圆盘（直径为3英尺）平行地安装在电机的轴上，高速地旋转（转速可达4000转/分）。一束光线经半镀银面分成相干的两路，分别沿相反方向，绕四方框架在钢盘之间走三圈，再会合于望远镜产生干涉条纹。如果钢盘能带动其附近的以太旋转，则两路光线的时间差会造成干涉条纹的移动。但是，不论钢盘转速如何，钢盘正转与反转造成的条纹移动都是微不足道的。 收缩假说的提出 “我很有兴趣地读到了迈克耳孙和莫雷先生极其精密的实验结果，这个实验是要判定地球是如何带动以太的，其结果看来跟其它证明了空气中以太只在不大程度上被带动的实验（按：指斐索流水实验或霍克实验）相反。???? 我建议，唯一可能协调这种对立的假说就是要假设物体的长度会发生改变，其改变量跟穿过以太的速度与光速之比的平方成正比。” --费兹杰惹(爱尔兰物理学家 ) 1892年，荷兰物理学家洛仑兹在《论地球对以太的相对运动》中独立地提出了收缩假说，他给出了严格的定量关系 。 假设固体上两点的联线，如果开始平行于地球运动的方向，当它后来转90°时就不再保持相同的长度。 他根据牛顿力学的速度加法规则，推出只要长度的收缩系数α为v2/2c2，就可以在（v/c）2的量级上解释迈克耳孙?莫雷实验的零结果。1895年，洛仑兹发表《运动物体中的电和光现象的理论研究》一文，更精确地推出了长度收缩公式： 狭义相对论导致了对时间和空间物理概念的清楚理解，并由此认识到运动着的量杆和时钟的行为。它在原则上取消了同时性概念，从而也取消了牛顿所理解的那个即时超剧作用概念。它指出，在处理同光速相比不是小到可忽略的运动时，运动定律必须加以怎样的修改。它导致了麦克斯韦电磁场方程的形式上的澄清；特别是导致了对电场和磁场本质上的同一性的理解。它把动量守恒和能量守恒这两条定律统一成一条定律，并且指出了质量同能量的等效性。从形式的观点来看，狭义相对论的成就可以表征如下：它一般指出了普适常数C（光速）在自然规律中所起的作用，并且表明以时间作为一方，空间坐标作为一方，两者进入自然规律的形式之间存在着密