Отбеливание зубов

Отбеливание зубов

 

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Курс лекций по физике Основы специальной теории относительности (СТО) Основы классической динамики Законы Ньютона в классической механике

Основы специальной теории относительности (СТО).

Предпосылки создания, работы Майкельсона-Морли, Фитцджеральда, Лоренца, Эйнштейна.

 Естественный скептический вопрос: каковы же границы применимости преобразований Галилея возник перед человечеством к конце ХIX – начале ХХ веков. Возник он в связи с поиском Абсолютной системы отсчета (на существовании которой сам Ньютон, кстати, не настаивал). Он возник в связи с изучением парадоксальных свойств эфира – гипотетической абсолютно упругой среды, в которой свет распространяется без затухания, как в абсолютно твердой среде. В то же самое время обычные макротела движутся в этой среде, «не замечая» ее бесконечной твердости…

 Сомнения в бесконечной применимости преобразований Галилея, по крайней мере, в части закона сложения скоростей, возникли при анализе результатов опытов Майкельсона-Морли по определению скорости «эфирного ветра» из сравнения скорости света, излученного источником, движущимся вдоль направления перемещения Земли на орбите и скорости света вдоль направления, перпендикулярного касательной к орбите. Измерения производились на чрезвычайно точном приборе - интерферометре Майкельсона (рис.3.1). Земля остроумно была выбрана в качестве объекта, движущегося с линейной скоростью 30 км/сек, практически до сих пор недостижимой современной техникой для массивных объектов.

 Схему опыта предложил Максвелл , автор электромагнитной теории света. Он должен был позволить обнаружить движение Земли относительно эфира, если бы свет распространялся в эфире, а эфир покоился бы в гелиоцентрической системе координат.

Опыт Майкельсона, впервые поставленный в 1881 году, и давший отрицательный ответ, поставлен был фундаментально: плита толщиной до 0,5 м, на которой смонтированы зеркала, была изготовлена из гранита, слабо расширяющегося с нагреванием, и плавала в ртути для бездеформационного поворота.  Первичная точность опыта позволяла обнаружить «эфирный ветер» при скорости 10 км/с. Позднее он многократно повторялся, точность была повышена до возможности обнаружения ветра со скоростью 30 м/с.

Но ответ был стабильно нулевым.

Рис. 3.1. а) Общий вид интерферометра Майкельсона. б) Принципиальная схема опыта Майкельсона. Луч света от источника 1 расщепляется в полупрозрачной пластинке Р на два луча 1 и 2,идущие вдоль и перпендикулярно направлению движения Земли по орбите. Скорость движения Земли по орбите отмечена стрелкой и буквой V. Лучи света 1 и 2 отражаются соответственно от зеркал S1 и S2 и вновь возвращаются к пластинке Р. После отражения и преломления в направлении 3 идут два луча. В этом направлении и наблюдается интерференционная картина. Решающий шаг эксперимента состоит в повороте всей установки на 90°; луч 1 идет теперь по направлению движения Земли, а луч 2 - нормально движению. Если бы свет распространялся по неподвижному эфиру, оптическая разность хода лучей 1 и 2 стала бы иной и интерференционная картина, наблюдаемая в направлении 3, изменилась бы (произошло бы смещение интерференционных полос). Однако никакого смещения полос опыт не обнаружил.

Преобразования Галилея не подтвердились при наблюдении движений с большими скоростями. Например, не оказалось нарушений в ритме периодического движения двойных звезд, между тем как направление скорости их движения меняется на прямом и обратных путях обращения.

Скорость света, таким образом, оказалась не зависящей от движения источника.

Со времени проведения опытов Майкельсоном и Морли в 1881 году и до 1905 года – до разработки основ СТО – делались многочисленные попытки выработать гипотезы, в которых результаты ключевого опыта нашли бы объяснение. И при этом все пытались сохранить эфир, видоизменяя лишь его свойства.

Наиболее известны любопытные попытки ирландского физика Джорджа Фитцджеральда и голландского физика Хендрика Лоренца. Первый предложил идею сокращения длины тела в направлении движения, тем большего, чем выше скорость движения. Лоренц предположил возможность локального течения времени («местное время») в подвижной системе, по законам, отличающимся от закономерностей в неподвижной системе. Лоренц предложил модифицировать преобразования координат Галилея.

 Преобразование координат Лоренца:

 x` = k · (x - V · t); x = k · (x` + V · t`);

 y` = y; y = y`;

 z` = z; z = z`;

 t` = k · (t - x ·V / c2); t = k · (t` + x` · V / c2);

 По виду лоренцевские преобразования заметно отличаются от галилеевских лишь в части описания времени. Коэффициент k определяется из соотношения

 

где V – скорость движения подвижной системы вдоль оси Х неподвижной, с – скорость света в вакууме с=3×108 м/с. Остальные обозначения - прежние. Заметьте, что переход из одной системы в другую осуществляется переменой знака с одновременным переносом штрихов справа налево или наоборот.

Сам Лоренц рассматривал свой набор уравнений как подгонку уравнений под результаты эксперимента Майкельсона-Морли, Лоренц умер в 1928 году, так и не примирившись с мыслью о ненужности эфира.

Очень значительные усилия в направлении решения этого вопроса были сделаны французом Анри Пуанкаре (по его предложению в 1904 году вышеприведенный набор уравнений был назван преобразованиями координат Лоренца).

Постулаты Эйнштейна в специальной теории относительности.

  Однако, по мнению большинства физиков, решающий вклад в создание специальной, а затем и общей теории относительности был внесен Альбертом Эйнштейном. В 1905 году в журнале «Аннален фюр физик» 26-летний, никому неизвестный служащий швейцарского патентного бюро Альберт Эйнштейн опубликовал небольшую 3-страничную статью «К электродинамике движущихся сред». По утверждениям историков физики, о результатах опытов Майкельсона-Морли он не слышал.

Общность колебательных процессов, их разнообразие и в тоже время их специфическое своеобразие, играют существенную роль в установлении внутренних связей между весьма разнообразными, на первый взгляд, явлениями. Этим обстоятельством, как мне кажется, и обусловливается, главным образом, принципиальное значение и важность интересующей нас области. Весьма существенно следующее: в области колебаний особенно объективно выступает взаимодействие между физикой и математикой, влияние потребностей физики на развитие математических методов и обратное влияние математики на физические знания.
Основы термодинамики