14.1相对论的诞生.ppt

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综上所述,相对任何惯性系,力学规律都具有相同的形式.换言之,在描述力学的规律上,一切惯性系都是等价的.这一原理称为伽利略相对性原理,或经典力学的相对性原理. 19世纪中叶,麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁理论,又称麦克斯韦电磁场方程组.麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时已知的电磁现象,而且预言了电磁波的存在,确认光是波长较短的电磁波,电磁波在真空中的传播速度为一常数,c=3.0×108米/秒,并很快为实验所证实。 从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的速度无关。如果光波也和声波一样,是靠一种媒质(以太)传播的,那么光速相对于绝对静止的以太就应该是不变的。科学家们为了寻找以太做了大量的实验,其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。这个实验不但没能证明以太的存在,相反却宣判了以太的死刑,证明光速相对于地球是各向同性的。但是这却与经典的运动学理论相矛盾。 华池一中物理教研组 2012.06.20 世界物理年徽标 牛顿力学 适用宏观物体的低速(与光速相比)运动 适用宏观物体的低速(与光速相比)运动 研究微观粒子的运动 研究宏观物体的高速(与光速相比)运动 有关相对性的思考? 一群大学生说说笑笑,跑来问爱因斯坦,什么叫相对论?他回答说:“When you sit with a nice girl for two hours, you think it’s only a minute. But when you sit on a hot stove for a minute, you think its two hours. That’s relativity” 你坐在一个漂亮姑娘旁边,坐了两小时,觉得只过了一分钟;如果你紧挨着一个火炉,只坐了一分钟,却觉得象过了两个小时.这就是相对论.” 狭义相对论出现的前夜: 经典力学(牛顿) 热力学与统计物理(玻尔兹曼) 电磁场理论(麦克斯韦) 19C末的物理学体系 W.Thomson:明朗的天空中还有两朵小小的,令人不安的乌云! 黑体辐射 迈克尔逊莫雷实验零结果 迈克尔逊-莫雷实验 实验原理图 实验干涉条纹 黑体辐射与“紫外灾难” “黑体”是指能够全部吸收外来的辐射而毫无任何反射和透射,吸收率是100%的理想物体. 但是,一个表面开有一个小孔的空腔,则可以看作是一个近似的黑体.因为通过小孔进入空腔的辐射,在腔里经过多次反射和吸收以后,不会再从小孔透出. 19世纪末,卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关. 黑体辐射与“紫外灾难” 从瑞利—金斯公式推出,在短波区(紫外光区)随着波长的变短,辐射强度可以无止境地增加,这和实验数据相差十万八千里,是根本不可能的.所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”.它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败.所以这也是整个经典物理学的“灾难”. 1.运动的相对性 中国古代研究:《尚书纬.考灵曜》——“地恒动而人不知,譬如闭舟而行不觉舟之运也。” 2.伽里略相对性原理 《关于两种世界体系的对话》: “理想船实验” 伽里略速度变换公式 : 一.了解经典的相对性原理 3.牛顿力学的不变性: 非惯性参考系:牛顿运动定律不成立的参考系,称为非惯性参考系,简称非惯性系。 惯性参考系:牛顿运动定律成立的参考系,称为惯性参考系,简称惯性系(静止或匀速运动的系统)。 4.伽利略相对性原理 二.相对性原理与电磁规律 电磁理论与经典的运动学理论的矛盾 迈克尔逊-莫雷实验 实验原理图 实验干涉条纹 狭义相对论的两个基本原理: ①相对性原理 在不同的惯性系中,一切物理规律都是相同的 ②光速不变原理 光在真空中的传播速度在不同的惯性系中测得的数值都是相同的 三.狭义相对论的两个基本假设 四.狭义相对论与广义相对论 狭义相对论:局限于惯性参考系的理论称为狭义相对论。 广义相对论:推广到一般参考系和包括引力场在内的理论称为广义相对论。 The End Thanks for your attention!

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