《相对论的诞生 》ppt课件

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1、第一节：相对论的诞生相对论产生的科学背景1.“以太风”测定的零结果2.洛仑兹的理论3.彭伽勒的思想爱因斯坦生平及主要贡献1.生平2.主要科学贡献狭义相对论1.狭义相对论的创立2.时空观的变革3.狭义相对论的局限性广义相对论及其验证1.广义相对论的提出2.验证广义相对论的三大效应爱因斯坦http://www.klcfilter.comKLC净化设备KLC过滤器KLC高效过滤器KLC风淋室金田科瑞金田净化净化设备http://www.gd-klc.com空气过滤器空调过滤器高效过滤器高效空气过滤器中效过滤

2、器初效过滤器过滤器KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com本节教学目的和要求1.了解相对论产生的科学背景；2.了解爱因斯坦的主要科学贡献与思想方法；3.掌握狭义相对论和广义相对论的基本原理及其主要结论；4.深刻理解相对论时空观的科学与哲学意义。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com一、相对论产生的科学背景1.“以太风”测定的零结果17世纪到19世纪末，科学家们为了寻找一种力学模型来解释光学现象，由此而发展起来

3、一套以太理论。波动说把光解释成为由以太传递的横向振动，解释了大部分光学现象。某些以以太为基础构造的理论看上去还得到了实验的证实。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com寻找以太1.1861年麦克斯韦把光看成是一种以波的形式通过以太传播的电磁扰动。以太理论达到顶峰。2.以太如此重要，需要做个实验证明它的存在。3.1879年麦克斯韦在致美国天文年鉴局托德的一封信中，提出了测定太阳系相对于传播光的以太的运动速度的一个方案。KLC金田科瑞www.klcfilter

4、.com空气过滤器www.gd-klc.com迈克耳逊迈克耳逊（A．A．Michelson，1852-1931）看到公开发表的麦克斯韦的信之后，尝试去做这个实验。迈克耳逊先单独做了一个实验来测量地球穿过以太的效应，1881年他发表结果说没有发现地球相对于以太的可以检测的运动。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com零结果几年后他又与一名化学教授莫雷（1838-1923）合作，以更高的精度重复了这个实验，1887年他们公布实验结果，仍然没有发现地球相对于以太

5、的运动。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com实验的思想基础在以太这个参考系中光速是均匀的，所以通过测量不同方向上光的视速度，比较它们的差异，就可以确定地球相对于以太的速度。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com光程差1.假设实验室坐标系存在沿C到A速度为v的以太风，那么相对实验室的光速，从A到C为c-v，从C到A为c+v，2.在AB和BA方向光速为(c2-v2)1/2。3.如果AB=AC=L，那么光在AB

6、、AC间往返所需的时间分别为：4.t1=2L/(c(1-v2/c2)1/2)和t2=t1/(1-v2/c2)1/25.两者之差△t，忽略高阶小项后，为Lv2/c3。相应的光程差为Lv2/c2。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com条纹移动数0.371.实验仪器转动90度，使得以太风从A到B，于是光程差为-lv2/c2，转动前后的总变化为2lv2/c2。2.设λ为实验所用光的波长，那么光程差的改变相应于条纹移动数n为2lv2/(λc2)。3.迈克耳逊-莫雷

7、的实验长度为11米，波长等于5.9×10-7米。以太风，也就是地球绕太阳的轨道速度每秒30公里，那么n约等于0.37。4.0.37个条纹的移动在当时已经足够被观测到了。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com无法观察到预期结果1.为了保证精确，迈克耳逊和莫雷把实验仪器浮在水银上面，当仪器缓慢转动时连续读数。他们发现最大的位移不超过1%个条纹。2.实验无法观察到预期的0.37个条纹的移动。3.他们还在一天的不同时间和相隔六个月后重复做这个实验，均未发现任何条

8、纹移动。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.comKLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过滤器www.gd-klc.com对零结果的可能解释以太随着地球一起运动，但这将使以太变得毫无意义。或者，地球相当于以太静止，但这几乎是要倒退到中世纪以前的地心宇宙说。或者，根本没有以太这种东西，但是光的波动说理论和麦克斯韦电磁理论都是建立在以太基础之上的。KLC金田科瑞www.klcfilter.com空气过