爱因斯坦与相对论

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1、爱因斯坦与相对论⑴1675库仑定律⑵1820电流磁效应（毕－萨定律）⑶1822安培作用力定律（电动力学一词开始使用）⑷1831电磁感应（法拉第），场的思想⑸1856-1873麦克斯韦方程，预言电磁波的存在⑹1881-1887迈克尔逊－莫雷实验⑺1888赫兹证实电磁波存在⑻1905爱因斯坦创立狭义相对论电磁场理论的发展历史简介MichaelFaraday电磁感应定律法拉第最初公布他的发现时，一位贵夫人问：“这有什么用？”他说：“一个新生的婴儿又有什么用？”JamesClerkMaxwell1831～1879科学成就：电磁场理论和光的电磁理论奠基人，成功预言了电磁波的存在，1873出版专

2、著《电磁学通论》；他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实验，他还发明了麦克斯韦电桥；运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律；创立了定量色度学；负责建立起来的卡文迪许实验室。48岁去世。法拉第专于实验探索，麦克斯韦擅长理论概括爱因斯坦简介20世纪最杰出的科学家1879-1955爱因斯坦1879年生于德国乌尔姆。17岁进苏黎世工业大学师范系物理学专业，1900年毕业。1902年进伯尔尼瑞士专利局工作。1905年发表五篇划时代的论文，在物理学三个领域中取得历史性成就，特别是狭义相对论的建立推动了物理学理论的革命。同年取得苏黎世工业大学博士学位。1916年创立广义相对论

3、。一生发表论文200多篇，专著几十部。1925年因成功解释光电效应获得诺贝尔物理学奖。SchoolclassphotographinMunich,1889.Einsteinisinthefrontrow,secondfromright.改变物理学面貌的五篇论文《分子大小的新测定》,博士学位论文，1905.04.《分子热运动所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》,1905.05.《论动体的电动力学》,1905.06.《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》,1905.09.《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,1905.03.1905年爱因斯坦的学术成就------经典时空基本概念•时间绝

4、对性•空间绝对性•时空分离性力学相对性原理在一切相对作匀速运动的惯性系中，牛顿力学定律具有相同形式；一切惯性系都是等价的，不存在特殊的惯性系。不能在一个惯性参照系内做实验确定该参照系相对另一惯性系的速度。经典时空观说明时间间隔和空间间隔与运动无关，且二者之间没有联系。牛顿定律不变性经典时空观的数学表述----伽利略变换伽利略速度变换式经典时空的局限性主要在于：1）认为光速在不同的惯性系中是一个可变量且与光源的运动速度有关：2）在伽利略变换下麦克斯韦电磁场方程不满足相对性原理。OZXYO'Z'Y'vP(x,y,z)X'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

5、速度相关出现的矛盾光传到乙的时间：光传到乙的时间：伽利略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伽利略变换相对性原理麦克斯韦方程迈克耳逊——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。地球系以太风假定太阳与以太固连，地球相对于以太的速度就应当绕太阳的运动速度。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

6、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，预期实验结果迈克耳逊干涉仪精度可观测到0.01个条纹的移动。1907年迈克耳逊因创制精密光学仪器获得诺贝尔物理学奖恒星光行差现象：理论计算：对太阳光的实验观测：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。对实验结果的几种解释静止光源光速为C，运动光源光速改变，且各向同性。这样在地球上用静止光源做实验，条纹当然不移动。麦氏方程在地球上精确成立，但在以太中形式不同。仍认为以太存在，这样阳光在地球上不为C。发射理论地球12收缩假定（18

7、92年洛仑兹—斐兹杰惹）假定认为沿相对以太运动方向上物体长度收缩为在此基础上建立了一套惯性系间的变换关系，可证明麦克斯韦方程在此变换下不变。真空中光速相对任何惯性系沿任何一个方向大小恒为c，且与光源运动速度无关。一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形式；一切惯性系都等价，不存在特殊的绝对的惯性系。1、相对性原理2、光速不变原理狭义相对论的基本原理核心问题机动目录上页下页返回结束3、时空间隔（间隔）例：光速不变将导致同时的相对性观测到A与B同时收到光信号！