Физика
Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: сочинение бульба, сообщение об открытии
Добавил(а) на сайт: Канадов.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Следующая страница реферата
Попытками измерить скорость эфирного ветра на движущейся Земле занимались многие крупные физики в последней четверти XIX в., проводившие для этого различные оптические и электродинамические эксперименты.
Скорость света в пустоте равна 300 000 км/c. Скорость движения Земли по своей орбите равна 30 км/с. Следовательно, v/c=0,0001, v2/c2=0,00000001; речь идёт об очень малых эффектах.
В 1871 г. Майкельсон, а в 1878 г. Майкельсон и Морли произвели первый, ставший впоследствии знаменитым эксперимент второго порядка малости по v/c
- эксперимент Майкельсона, который потом неоднократно был повторен другими
исследователями.
[pic]
Оптический прибор - знаменитый интерферометр Майкельсона - размещался на тяжёлой каменной плите, которая плавала на ртути в бассейне в подвале здания. Ориентируя этот прибор либо плечом L1 либо плечом L2 вдоль направления движения Земли, не удалось наблюдать какого-либо различия в его показаниях (это различие должно было выразиться в смещении интерференционных полос, наблюдаемых в зрительную трубу), т.е. не удалось измерить скорость V движения Земли в межпланетном пространстве.
C. Проблема правильной физической интерпретации преобразований Лоренца.
Проблема измерения скорости эфирного ветра в оптических экспериментах получила новое своё развитие в последней четверти XIX в., когда было открыто, что свет имеет электромагнитную физическую природу, что оптика является только частью другой более фундаментальной и более глубокой физической науки-электродинамики.
Основы электродинамики сформулировал Максвелл в своём знаменитом
“Трактате” в 1873 г., играющем такую же основополагающую роль в
электродинамике, как «Принципы» Ньютона в механике. В этом труде были
сформулированы знаменитые уравнения Максвелла и была высказана гипотеза об
электромагнитной природе света - что свет является электромагнитными
волнами, - которая в 1888 г. была подтверждена Г. Герцем, экспериментально
открывшим электромагнитные волны радио- и СВЧ- диапазона.
В теории Максвелла впервые в истории науки связывались между собой
электрические и магнитные явления с оптическими явлениями. Упругий эфир
Френеля превратился, таким образом, в носителя электромагнитных возмущений
и электромагнитных волн, т.е. стал электромагнитным эфиром, а электрические
и магнитные поля напряжённости и индукции стали рассматриваться как
показатели напряжений и деформаций этого эфира.
Максвелл представлял себе электрические и магнитные поля и электромагнитные волны механически - как возмущения гипотетической, хотя и очень своеобразной, но всё же чисто механической сплошной среды, наделённой особыми механическими свойствами; при этом он считал, что эфир в пустоте и эфир в веществе имеют различные механические свойства.
Сам Максвелл считал, что его уравнения справедливы только для
покоящегося эфира, возмущениями которого являлись, по его представлениям, рассматриваемые им электромагнитные поля и волны. Систему отсчёта, в
которой эфир покоится Максвелл связывал с абсолютной системой отсчёта
Ньютона.
Уравнения Максвелла составлены для четырёх векторных функций:
E(x,y,z,t), D(x,y,z,t) - напряжённости и индукции электрического поля,
H(x,y,z,t), B(x,y,z,t) - напряжённости и индукции магнитного поля. Эти
функции характеризуют возмущение неподвижного электромагнитного эфира.
Изменяющиеся со временем электрическое и магнитное поля не могут
существовать по отдельности - они образуют единое электромагнитное поле, представляющее собой электромагнитные, в частности оптические волны.
Уравнения Максвелла имеют следующий вид:
rot E = -дB / дt , rot H = j + дD / дt , div D = р , div B =
0, где j=j(x,y,z,t) - объёмная плотность элекрического заряда.
Как видим, уравнения Максвелла предполагают, что координаты x,y,z и
время t описываются в некоторой системе отсчёта, которая, по предположению
Максвелла является системой отсчёта, в которой невозмущённый
электромагнитный эфир покоится.
Попытками распространить уравнения Максвелла на произвольно движущиеся
материальные прозрачные среды, которые как предполагалось в соответствии с
гипотезой Френеля каким-то образом увлекали с собой эфир, занимались многие
крупные физики последней четверти XIX в., но, пожалуй, больше всех Г.А.
Лоренц.
Исследуя выведенные им на основе его электронной теории уравнения
Максвелла для движущейся среды, Лоренц в 1895 г. пришёл к удивительному
результату, что с точностью до членов первого порядка малости по v/c, где v-
скорость движения системы отсчёта, c-скорость движения электромагнитных
волн, эти уравнения Максвелла можно строго математически преобразовать к
виду уравнений Максвелла для неподвижной среды, т.е. он строго доказал, что
уравнения Максвелла «не чувствуют» поступательного движения системы
отсчёта, если только она движется с постоянной скоростью.
Лоренц получил тем самым объяснение отрицательных результатов проведённых к тому времени экспериментов, показывающих, что с помощью оптических и электродинамических эффектов первого порядка по v/c, производимых с земными источниками света, невозможно определить скорость движения Земли относительно межпланетного пространства Ньютона.
Чтобы объяснить остающийся, однако, необъяснённым отрицательный
результат эксперимента Майкельсона - Морли второго порядка малости по v/c
Лоренц и независимо Фицджеральд выдвинули знаменитую гипотезу о сокращении
всех тел, движущихся в абсолютном пространстве вдоль направления движения в
отношении, зависящем от скорости движения .
Если Lо - длина покоящегося тела, L-длина движущегося тела вдоль направления движения ,то, согласно этой “гипотезе сокращения”,
[pic][pic] где b=, v/c v -скорость движения тела.
Чтобы объяснить невозможность определения скорости v тела, равномерно и
прямолинейно движущегося относительно абсолютного пространства в оптических
и электродинамических экспериментах ,не только первого, но и второго, и
более высоких порядков по v/c, Лоренц доказал в своей работе по
электродинамике движущихся сред (1904 г.) строгую математическую теорему, что уравнения Максвелла в покоящейся и движущейся инерциальных системах
отсчета имеют математически совершенно одинаковый вид ,с точностью до
членов и первого ,и второго, и более высоких порядков по v/c включительно
.Он установил ,что они инвариантны. При этом Лоренц при преобразовании
уравнений Максвелла от одной инерциальной системы отсчета к другой
преобразовывал также и время t, вводя математически совершенно формально
так называемое “локальное время”: t(=t- [pic]x где x,t -координата и время в покоящейся системе отсчета.
В результате теоретических исследований Лоренца и проведённого
Майкельсоном и Морли эксперимента естественно возникал электродинамический
принцип относительности ,сформулированный Галлилеем ещё в XVII в.
Правда сам Лоренц этот принцип не провозгласил. Это сделали на основе его работ и в особенности его работы 1904 г. сначала Пуанкаре ,а немного позже и независимо Эйнштейн в 1905 г.
Согласно механическому принципу относительности ,проводя различные механические эксперименты в лаборатории, движущейся с постоянной скоростью относительно покоящейся абсолютной лаборатории, невозможно измерить ее скорость движения. (Все механические явления в обеих лабораториях происходят совершенно одинаково).
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: рефераты помощь, сжатое изложение.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Следующая страница реферата