Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Экспериментальные основания специальной теории относительности

Современные методы измерения скорости света

В 1972 г. значение скорости света было определено на основе независимых измерений длины волны и частоты света. В качестве источника был выбран, по ряду причин, гелий-неоновый лазер, генерирующий излучение с длиной волны 3,39 мкм. Длина волны этого излучения измерялась с помощью интерферометрического сравнения с эталоном длины, т.е. с длиной волны оранжевого излучения криптона. Методами нелинейной оптики (генерация излучения с суммарными и разностными гармониками) частоту лазерного излучения удалось сравнить с эталоном времени. Таким образом было получено значение скорости света с = ln, превосходящее по точности все ранее известные значения более чем на два порядка:

с=299 792 456,2 ± 1,1 м/с.

Сопоставим лучшие данные полученные разными методами:

Метод вращающегося зеркала с=299 796 ± 4 км/с (Майкельсон, 1926 г.)
Метод прерываний (усовершенствованный) с=299 793,1 ±0,25 км/с (Бергштранд, 1950 г.)
Радиогеодезия с=299 792 ± 2,4 км/с (Аклаксон, 1949 г.)
Полый резонатор с=299 792,5 км/с (Эссен, 1950 г.)
Микроволновая интерферометрия с=299 792,2 ± 0,2 км/с (Фрум, 1958 г.)
Измерение частоты и длины волны с=299 792, 4562 ± 0,0011 км/с (Ивенсон, 1972 г.)

Это сопоставление показывает превосходное согласие, оправдывающее ту точность измерения, на которую указывают авторы. Прекрасное совпадение скорости световых волн и скорости радиоволн вновь подтверждает справедливость электромагнитной теории света, напоминая, что первым аргументом Максвелла в пользу этой теории было тогда ещё грубо установленное равенство скорости света и электродинамической постоянной, определяющей скорость распространения электромагнитных волн.

А.М. Бонч-Бруевич (1956 г.), применив для определения скорости света современные уточнённые методы, сравнил скорости света, идущего от правого и левого краёв Солнца, т.е. от источников, один из которых приближается, а другой отдаляется от нас со скоростью 2,3 км/с. Опыты с достаточной степенью точности показали, что различие в скорости света, по баллистической гипотезе, не имеют место.

После тщательной проверки опыта Майкельсона и некоторых других опытов, не обнаруживших эфирного ветра, положение теории Лоренца стало непрочным. Теория эта отрицала в своём основном положении принцип относительности и исходила из утверждения возможности установления абсолютной системы отсчёта. Она вынуждена была прибегнуть к гипотезе контракции, которая объясняла неудачу попытки обнаружения абсолютного характера движения Земли наличием случайно компенсирующихся эффектов. Это обстоятельство явилось слабым звеном теории.

А. Эйнштейн (1905 г.) пересмотрел всю проблему, поставив её совершенно по-новому.

Многочисленными опытами (в первую очередь опытом Майкельсона) была установлена невозможность рассматривать движение Земли как движение относительно абсолютной системы координат, каковой является неподвижный эфир. Эйнштейн обобщил этот основной экспериментальный факт и сформулировал его в виде постулата. Таким образом, первый постулат теории Эйнштейна есть принцип относительности электродинамики и оптики. Согласно принципу относительности явления во всех инерциальных системах отсчёта протекают одинаково.

Вторым постулатом своей теории Эйнштейн выбирает принцип постоянства скорости света в вакууме, согласно которому скорость света в вакууме не зависит от движения источников или приёмников и есть универсальная постоянная с. Этот принцип также является экспериментальным положением.

Два основных постулата Эйнштейна – принцип относительности и принцип постоянства скорости света – составляет базу теории относительности.

 
 

 

Рис. 9.8.Схема, иллюстрирующая кажущееся противоречие между постулатами теории относительности.

 

 

Эти постулаты находятся в кажущемся противоречии между собой. Вообразим себе опыт. Две системы К и К’ движутся друг относительно друга (вдоль оси х) со скоростью υ (рис. 9.8). Пусть в момент t =0, когда начало координат О и О’ совпадают, возникает световая вспышка и световая волна распространяется в пространстве. Согласно второму постулату скорость света как в первой, так и во второй системе координат одна и та же (с). С другой стороны, вид световой волны должен быть идентичен как в первой, так и во второй системе (первый постулат). Другими словами, к моменту t световая волна должна быть представлена сферой с радиусом ct, имеющий центр как в точке О, так и в точке О’, что явно невозможно, так как эти точки разойдутся к этому моменту на расстояние υt.

Причина возникшего недоразумения лежит, однако, не в противоречии между двумя заимствованными из опыта положениями (принцип относительности и принцип постоянства скорости света), а в допущении, что положение фронтов сферических волн для обеих систем относится к одному и тому же моменту, т.е. что от момента вспышки до момента, в который рассматривается положение волновых фронтов для обеих систем отсчёта, протекли одинаковые промежутки времени. Это допущение заключено в формулах преобразования Галилея, согласно которым t = t’ и, следовательно, Δ tt’. Однако справедливость преобразований Галилея не доказана.

Разобранный пример показывает, что постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом, а с формулами преобразования Галилея.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Теория неподвижного эфира. Опыт Майкельсона | Эффект Доплера в оптике
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 241; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.