1 迈克耳孙.PPTVIP

洛仑兹理论的进一步讨论 当一个带电粒子加速运动时的电磁过程也有“惯性”，这在一个线圈中就表现为电感。在带电粒子运动的情况中，这个惯性表现为反抗粒子的加速。从力学观点来看，这就相对于在寻常的“机械质量”之外，附加了一个“电磁质量”，它们的总和才是相对于以太运动的带电粒子的“有效质量”。进一步计算和阴极射线实验研究得相对于以太运动的质量为 其中γ是只与υ有关的常数. 同理可得 7 说明物体总能量公式 下面我们从对物体所做功率的计算来说明物体总能量公式 在经典力学中，物体所做的功率 所以就有 8 说明静止能量是协变性要求的 设在另一相对于A以速度υ运动的S系观察 * 1 迈克耳孙-莫雷实验 迈克耳孙-莫雷实验的装置是设计精巧的迈克耳孙干涉仪，图1是这种仪器的示意图。从光源S射出的一束单色光，经半透明膜G的透射和反射分解为互相垂直的两束光，这两束光各自经历一定长度(l1和l2)的路径后分别被平面反射镜M1和M2反射回半透明膜G，再次经反射和透射合成为一束光并到达望远镜O, 在望远镜O中可以观察到两束光的干涉条纹。如果两束光的相位差发生变化，望远镜中会观察到干涉条纹的移动。实验时先让一条 光路沿地球运动的方向，同时观察干涉条纹，然后缓慢将干涉仪旋转90°，使另一条光路沿着地球运动的方向，这时应该观察到干涉条纹的移动，根据“以太假说”计算干涉条纹移动的数目为 式中λ是光的波长，υ是地球相对于“以太”的运动速度。1881年迈克耳孙首先完成了这一实验，没有观察到预期的条纹移动。1887年迈克耳孙和莫雷改进了实验装置，将两条光路的长度延长到11 m，预期的条纹移动数目为0.4，是最小可观测量的40倍，但仍未观察到条纹的移动(实验N=0.01)。以后更精确的实验所测得的结果更小。 返回主文件 2 斐索的水槽实验 斐索实验的装置如图2所示，光线S 射到半镀银的玻璃片G上，分开为GA与GB两部分。镜子A、B和C都与入射线成45o角，分别使光线偏折90o. 于是在G处分开的两束光分别通过同一实验装置，只是一束沿顺时针方向，另一束沿逆时针方向。它们再次射到半透膜G上时，产生干涉 条纹。在光路中放置两管，管内通以流速为u 的水，方向如图所示。光线在穿过两管时，一束总是顺着流水方向，另一束总是逆着流水方向。若流水带动“以太”，则两束光传播全程路程所需的时间则不相同，并产生一定的位相差，于是在干涉条纹中就会有所反映。 实验结果表明，如果要用带动以太的观点来解释，则必须假定水只是部分地带动以太。当流水的速度为u 时，以太的速度仅为ku 。实验结果为： 式中n 是介质的折射率。曾经用不同的透明介质做过这一实验，证明它在一般情况下是成立的。 由此可见，牵引系数k与介质的折射率有关。当介质的折 射率等于1（空气接近）时，k=0，即不应带动以太。所以空气带动“以太”的“牵引假设”是站不住脚的。 返回主文件 3 洛仑兹电子理论 斐兹杰惹和洛仑兹相继假定物体在相对于”以太”运动时沿着运动方向收缩，收缩率为： 那么在迈克尔逊——莫雷实验中，光沿相互垂直的两臂传播的时间差为 这样迈克尔逊——莫雷实验的零结果，就似乎可以容纳在“以太”假设的框架之内。 一把尺子包含着一定数目的原子，它的长度决定于原子间的距离。洛仑兹认为，原子间的作用力主要是电磁力，原子分布在其他原子对它的电磁作用的平衡位置上面。由麦克斯韦方程组(假定它在相对于“以太”静止的参考系中成立)可以计算出荷电粒子周围的电磁场。当粒子在“以太”中静止时，它的电势在各个方向是对称的，等势面是一个球面，电势 。当粒子以速度υ相对于“以太”运动时，计算发现力场不再是球对称的，等势面变成一个旋转椭球，在运动方向上的直径以比率 缩短。这显然是电荷在“以太”中运动的效应。而尺度缩短则是它的宏观表现。 洛仑兹关于长度收缩的电子论 因为物质是由原子构成的，而原子又是由带电粒子组成的，可以设想，一般质点的质量，也遵从上述关系 另一方面，由于倔强系数也起源于分子间的电磁力，它也应该是υ的函数。通过冗长的讨论和复杂的计算，洛仑兹得出 于是，进一步可得相对于以太以速度υ运动的钟的振动周期就是 即 进一步可说明光速与观察者的运动无关。 返回主文件 4 洛仑兹变换的简单推导 据相对性原理、空间的均匀性和初始时刻(t=t=0 )坐标系S和S系原点重合可知，变换必须是线性的。 式中γ同样只是与υ 有关的常数,据相对性原理可证 据光速不变原理，设在 时刻 系原点重合并由原点发出光信号，则在 中光信号传播的运动方程是 将(5)代入(3)、(4)得 由此解得 返回主文件 5 间隔不变的证明 两事件用光信