14.2狹義相對論的兩個基本假設(shè)

1、114.2 狹義相對論的兩個基本假設(shè)一、光速的伽利略速度變換未能被實驗證實 光是電磁波，由麥克斯韋方程組可知, 光在真空中傳播的速度為 c 是一個恒量，光在真空中沿各個方向傳播的速率與參考系的選擇及光傳播的方向無關(guān)。2 根據(jù)伽利略速度變換式 ，不同慣性參考系中的觀察者，測定同一光束傳播速度時結(jié)論不同。 c 是一個恒量是相對哪一個慣性參考系而言的？1. 以太理論的提出 以太是傳播包括光波在內(nèi)的電磁波的彈性媒質(zhì)，它充滿整個宇宙空間。以太中帶電粒子振動會引起以太變形，這種變形以彈性波的形式傳播，這就是電磁波。3 以太是絕對靜止的參考系，只有在這個參考系中光速才是與方向無關(guān)的恒量 c 。于是人們致力于

2、尋找這個絕對靜止參考系。2. 邁克耳孫 莫雷實驗 邁克耳孫 莫雷實驗的裝置是邁克耳孫干涉儀，實驗中 l1 = l2 = l 。 兩束相干光在 O 處相干疊加，產(chǎn)生干涉條紋。如果兩束光的光程差發(fā)生變化，望遠(yuǎn)鏡會觀察到條紋的移動。 oM1M2G以太風(fēng)4愛因斯坦(Einstein) 設(shè)固定在地球上的裝置為運動參考系，其相對于絕對參考系（以太參考系）以速率 v 運動（也是以太風(fēng)相對地球的速率）。光束：按伽利略速度變換，它從G向M1傳播時速率為 c + v, 返回時 c v，一個來回所需時間是：光順著以太風(fēng)方向傳播 光逆著以太風(fēng)方向傳播 c v c-v c+v c v 5光束：它從G 向M2傳播時速率和

3、從M2返回時的速率相等，均為 ，往返一次需要時間：G M2M2 G6光束1和光束2在兩臂中往返的時間差: 因為 ,由近似關(guān)系 得 兩束光的光程差為 干涉儀中會看到干涉條紋。 7 將干涉儀緩慢旋轉(zhuǎn) 90 , 兩條臂互換位置，其光程差數(shù)值不變，但正負(fù)號相反。 旋轉(zhuǎn)引起光程差改變了2，在望遠(yuǎn)鏡中將觀察到干涉條紋的移動，視場條紋移動條數(shù)為 根據(jù)已知數(shù)據(jù): l 10 m,= 590nm，地球的軌道速度 v = 310 4 ms -1, 估計干涉條紋移動條數(shù)約為0.4條。實驗結(jié)果未能觀察到預(yù)期移動的干涉條紋。8二、狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論的兩條基本假設(shè)。 在所有慣性系中，一切物理學(xué)定律都相同，即具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式?；蛘哒f，對于描述一切物理現(xiàn)象的規(guī)律來說，所有慣性系都是等價的。這也稱為相對論的相對性原理。 在所有慣性系中，真空中光沿各個方向傳播的速率都等于同一個恒量 c,與光源和觀察者的運動狀態(tài)無關(guān)。這也稱為光速不變原理。假設(shè) 假設(shè) 9討論 需要注意的是，聯(lián)系被測量有關(guān)各量間的規(guī)律，是對任一慣性系都是相同的，這是假設(shè)的真正含義。 但正是根據(jù)這個假設(shè)才準(zhǔn)確地定義了 “ 同時 ” 的概念，并建