狭义相对论产生的实验基础和历史条件.ppt

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1、19世纪中期麦克斯韦建立的电磁场理论指出光是电磁波，并提出光是在以太中传播的假说。以太假说的主要内容是：以太是传播包括光波在内的电磁波的弹性媒质，它充満整个宇宙空间。以太中带电粒子振动会引起以太变形，这种变形以弹性波的形式传播，这就是电磁波。并且进一步认为以太就是人们一直在寻找的绝对静止参考系，只有在这个参考系中光速才是与方向无关的恒量。1、以太理论的提出2、光速的困惑狭义相对论建立以前，人们认为任何速度的叠加都满足伽里略变换。但在光速领域里却碰到了困难。如前所说，以太就是绝对空间。以太中电磁波沿各方向传播的速度都等于恒量c。但在相对以太运动的惯性系中，按伽利略变换，电

2、磁波沿各方向传播的速度并不等于恒量c，如下图中相对于光源运动的小车上所测得的光速。3、迈克耳孙—莫雷的实验分析（1）使干涉仪的ＰＭ１臂沿着地球轨道运动速度u方向。地球相对以太速度为u，从G1到M1光束的速度为v=c-u；从M1到G1光束的速度为v=c+u。故光从G1点经M1返回的时间为t1面光源M1M1/212/1/uv=c-uv=c+uＰM2G2G1(2)设光束从G1经M2反射回G1共需时间为t2光相对地面的速度为V,根据经典相对速度公式uVcuv=c-uＰM2G1v=c+uG2转动90，时间差为干涉仪转动前后，光通过两臂时间差的改变量为：考虑u/c是小量，利用近似

3、公式应有干涉条纹移动的数目有一部分人不相信实验的真实性，继续改进实验设备做实验。而且春天做了夏天做，秋天做了冬天做；平地做了高山做…实验精度越来越高，能做实验的人越来越多，乃至几乎每个大学都能做，但结果仍然一样，地球上的光速与地球速度无关。洛仑兹等人提出，可能是地球拖着“以太”一道运动，地球与以太之间没有相对运动了，当然测不出速度的差别，但是这一想法又被天文上的“光行差实验”所否定。“光行差实验”否定地球拖着“以太”运动。还有不少解释…..但总有矛盾的地方。这样一来物理学面临着一场危机，对于经典物理的大厦，人们想扶起东墙却倒了西墙，想扶起西墙却倒了东墙。爱因斯坦则抛弃以

4、太（即否定绝对静止参考系的存在），建立相对论，并提出了全新的时、空观。为什么会产生这样的现象呢？因为人们受着传统思想的束缚，仍抱着牛顿的时空观不放。抱着伽利略坐标变换不放。在这种情况下就看谁能冲破传统思想的束缚，就能在大量的实验事实面前创建新的理论。