电动力学狭义相对论.ppt

电动力学课件狭义相对论
第1页，共19页，2022年，5月20日，18点43分，星期四
2005
世界物理年

纪念爱因斯坦狭义相对论诞生100周年与爱因斯坦逝世50周年。
让物理走近大众，让世界拥抱物理
日，18点43分，星期四
二 力学相对性原理 (Galilean Principle of Relativity)
⑵ 一切惯性系都是等价的，不存在特殊的惯性系。
(1)在一切相对作匀速运动惯性系中牛顿力学定律具有相同形式；
不能在一个参照系内部做实验来确定该参照系相对另一系的速度。
三 经典时空理论的局限性
1、光速可变并与光源运动相关
X
O
Y
Y'
v
X'
O’
在 系光速各向同性
系光速各向异性
光沿 系Y轴传播的速度
光沿 系X轴传播的速度
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击前瞬间
击后瞬间
先出球，后击球
----先后颠倒
举一例：光速与光源运动速度相关出现的矛盾
光传到乙的时间：
光传到乙的时间：
2、麦氏方程不满足伽氏变换
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3、伽氏变换下麦氏方程等可变性的三种看法
麦克斯韦方程不正确
伽利略变换不适合高速运动
电磁运动不服从相对性原理
4、 “以太”概念及绝对参照系
“以太”究竟为何物？
（1）充满宇宙，透明而密度很小（电磁弥散空间，无孔不入）；
（2）具有高弹性。电磁波一般为横波，以太应是一种固体 （G是切变模量，ρ是介质密度）；
（3）它只在牛顿绝对时空中静止不动，即在特殊参照系中静止。
光借助“以太”媒质传播，相对静止的“以太”，光的传播速度各向同性，均为C 。
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伽利略变换
相对性原理
麦克斯韦方程
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三 迈克耳逊—— 莫雷实验


假定相对性原理不成立，麦克斯韦方程的形式仅在以太中成立。因此在地球上可以设计实验来验证地球相对“以太”的速度。反过来可以通过实验寻找“以太”静止的绝对参考系。
假定在“以太”中光速各项同性且恒等于C，而在其它参考系 光速各项异性。
假定太阳与以太固连，地球相对于以太的速度就应当是地球绕太阳的运动速度。
对光线（1） ：
地球系
以太风
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对光线（2）
设
光程差
光程差与条纹移动关系
仪器转动
引起干涉条纹的移动：
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1、地球相对以太静止论
地球为绝对参照系，光速在地球上恒为 C 且各向同性。这样显然光程差为零，在地球上实验条纹不移动。但此解释必然得出地球是宇宙中心的结论，同时太阳光在地球周围各向同性，但太阳相对地球运动，仍不符合经典速度合成。
迈克耳逊——莫雷实验的零结果，说明了“以太”本身不存在。
该实验被认为是狭义相对论的主要实验支柱之一。
1881年迈克耳逊第一次实验，预期
1887年迈克耳逊和莫雷改进实验，预期
实验结果
。
1907年迈克耳逊因创制精密光学仪器而获得诺贝尔物理学奖
四 对实验结果的几种解释
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恒星光行差现象（1727年发现）：
观察恒星光线的视方向与“真实”方向之间有一夹角，这说明若以太存在，将不能被地球拖动。若被拖动则地球上将看不到光行差现象。地球上观察天体的方向，应是地球相对恒星的运动速度与光速合成的方向。
理论计算：
对太阳光的实验观测：
2、拖曳理论
地球不是绝对参照系。但由于以太很轻，地球在以太中运动可以拖动以太一起运动。但这种说法与光行差现象矛盾。
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静止光源光速为C，运动光源光速