§15-2迈克尔孙莫雷实验.ppt

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1、19世纪末电磁学有了很大发展，1865年，麦克斯韦总结出电磁场方程组；预言了电磁波的存在，指出真空中沿各个方向的速率均为c。1888年赫兹在实验上证实了电磁波的存在。§15-2迈克尔孙—莫雷实验一、历史背景但是，在伽利略速度变换中，光速在一个参考系中若是c，在另一参考系中必不是c。电磁理论和伽利略变换相矛盾。电磁场方程组在哪个参考系成立呢?按伽利略变换，电磁波相对于其他参考系(如地球)速率就不会各向均匀，而和此参考系相对于“以太”的速度有关。为不和伽利略变换矛盾，人们假设：宇宙中充满了叫“以太”

2、的物质，电磁波靠“以太”传播。把以太选作绝对静止的参考系；电磁场方程组只在“以太”参考系成立。电磁波在“以太”参考系中速率各向为c。如果这个绝对静止的参考系是存在的，力学、电学、磁学等等一切物理规律都可以纳入牛顿力学的框架，牛顿力学的时空观就永保统治地位，不可动摇。19世纪末，很多精确的实验和观察都企图在地球参考系中测到光速大于c或小于c的结果。其中最著名的是迈克尔孙—莫雷实验。所有实验都得出完全否定的结果.迈克尔孙—莫雷实验目的是为了证实以太的存在。猜测以太的性质：刚性赛过宝石，而其粘滞性必须

3、为零，物质在它里面运行，没有摩擦，比在水中更流畅；它不受星球吸力作用，也不对行星轨道施加任何影响等等.在任何参考系中，光在真空中的速率均为ｃ。为了测量地球相对于“以太”的运动,1881年,迈克尔孙用他自制的干涉仪进行测量,没有结果.GM2M2G（从系看）1887年,他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,仍得到零结果,即未观测到地球相对于“以太”的运动速度.设“以太”参考系为S系，实验室为系GM1M2TGM1G时间GM2G时间设“以太”参考系为S系，实验室为系GM1M2TM2M1GT将整个干涉仪绕

4、中心旋转90度,两束相干光的相位差为-Δ，旋转前后的相位差变化了2Δ由于旋转导致条纹移动数目为人们为维护“以太”观念作了种种努力，提出了各种理论，但这些理论或与天文观察，或与其它的实验相矛盾，最后均以失败告终.仪器可测量精度实验结果未观察到地球相对于“以太”的运动.实验中所用的数据为代入上式计算得（1）迈克耳逊-莫雷零结果（2）电磁场方程组不服从伽利略变换（3）在一个惯性系内采用光学实验无法确定该惯性系相对于其他惯性系的运动（4）说明电磁现象服从相对性原理。结论：问题：电磁场方程组不服从伽利

5、略变换电磁现象服从相对性原理矛盾