26. Скорость света. Опыты Майкельсона. Постулаты релятивистской механики.

Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. Предельная скорость движения частиц.

О́пыты Ма́йкельсона — класс физических экспериментов, исследующих зависимость скорости распространения света от направления. В 1925 г. Майкельсоном и Гэлем у Клиринга в Иллинойсе на земле были уложены водопроводные трубы в виде прямоугольника. Диаметр труб 30 см. Трубы AF и DE направлены точно с запада на восток, EF, DA и CB — с севера на юг. DE=AF=613 м. EF=DA=CB=339.5 м. Одним общим насосом работающим в течение трех часов можно откачать воздух до давления 1 см ртутного столба. Чтобы обнаружить смещение Майкельсон сравнивает в поле зрительной трубы интерференционные полосы, получаемые при обегании большого и малого контура. Один пучок света шёл по часовой стрелке, другой против. Смещение полос, вызываемое вращением Земли, регистрировали в различные дни при полной перестановке зеркал и различными людьми. Всего было сделано 269 измерений. Теоретически предполагая эфир неподвижным, следует ожидать смещения полосы на 0,236±0,002. Обработка данных наблюдений дала смещение 0,230±0,005, таким образом подтвердив существование и величину эффекта Саньяка.

Постулаты pелятивистской механики. принцип относительности – никакими опытами внутри ИСО нельзя установить, движется она или покоится, все ИСО эквивалентны (формально он совпадает с принципом относительности Галилея, но относит его не только к механическим явлениям, но и к другим тоже); принцип постоянства скорости света – скорость света в пустоте одна и та же в любых условиях.

27. Пpеобpазования Лоpенца и их следствия. Пpеобpазования компонент скоpости.

Для координат: x’=(x-ut)/(1-β²)^1/2 ; y’=y; z’=z

Для времени (новое преобразование): t’=(t-ux/c²)/(1-β²)^1/2

Для скоростей: v’_x=(v_x-u)/(1-uv_x/c²) ; v’_y=(v_y/(1-uv_x/c²))/(1-β²)^1/2 ; v’_z= ⁽v_z/(1-uv_x/c²))/(1-β²)^1/2

Следствия:

1) Лоренцево сокращениие продольных размеров: l=l₀ (1-β²)^1/2

2)Лоренцево замедление хода часов: Δt=Δt₀/( 1-β²)^1/2

3) Скорость света не зависит от движения источника:

если v_x=c, то v_x=(c-u)/(1-uc/c²)=(c-u)/(1-u/c)=c

28. Замедление хода часов в движущейся со.

Два зеркала, расположенных параллельно друг другу на расстоянии l0 следовательно Δt=2l0/c

2 экз. световых часов с равными базами l0. Один находится в ЛСО, наблюдатель видит их собств. Период колебаний Δt=2l0/c. Другой движется со скоростью u, наблюдатель из ЛСО обнаружит S=2(l0^2+u Δt/2) ^2) ^1/2 . Δt-период колебаний светового пакета в движущихся часах. Δt=S/c=(2(l0^2+u Δt/2) ^2) ^1/2/c = ((2l0/c) ^2+(u/c) ^2Δt^2) ^1/2= (Δt0^2+β^2 Δt^2) ^1/2

Δt^2= Δt0^2+β^2 Δt^2 следовательно Δt0^2=(1-β^2) ^1/2 Δt^2 – движущиеся часы замедляют ход.

29. Сокращение продольных размеров движущегося тела.

Релятивистским сокращение длины движущегося тела или масштаба предсказываемый релятивистской кинематикой эффект, заключающийся в том, что с точки зрения наблюдателя движущиеся относительно него предметы имеют меньшую длину (линейные размеры в направлении движения), чем их собственная длина. Множитель, выражающий кажущееся сжатие размеров, тем сильнее отличается от 1, чем больше скорость движения предмета.Эффект значим, только если скорость предмета по отношению к наблюдателю сравнима со скоростью света. Пусть стержень длины l движется (вдоль своей длины) со скоростью v относительно некой системы отсчёта. В таком случае в фиксированный момент времени расстояние между концами стержня составит , где c — скорость света. Величина, обратная ко множителю с корнем называется также Лоренц-фактором. С её использованием эффект можно сформулировать и так: время пролёта стержня мимо фиксированной точки пространства составит T=sqrt(1-(v/c)^2)*l/v

При этом, все размеры поперёк движения не меняются. Сокращение длин возникает из-за свойств псевдоевклидовой геометрии пространства Минковского, аналогичных удлинению сечения, например, цилиндра, когда оно проводится не строго поперёк оси, а косо. Говоря иначе, «одинаковый момент времени» с точки зрения рассматриваемой системы отсчёта не будет являться одинаковым с точки зрения стержня. То есть расстояния, замеренные в одной системе отсчёта, с точки зрения другой системы являются не чистыми расстояниями, а пространственно-временны́ми интервалами