Мазмұны Кіріспе. Халықаралық бірліктер жүйесі Бөлім Молекула кинетикалық теория және термодинамика негіздері
Бөлім 4. Оптика. Арнайы салыстырмалылық теориясы
жүктеу/скачать 3.62 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Сабақ жоспары
| Бөлім 4. Оптика. Арнайы салыстырмалылық теориясы
Сабақ № 45 Тақырыбы: 4.1.1 Салыстырмалылық теориясының принциптері. Гюгенс принципі. Сабақ жоспары: 1. Салыстырмалық теориясының принциптері 2. Жарық жылдамдыгының тұрақтылқ принципі 3. Гюгенс принципі 4. Релятивтік параметрлер Салыыстырмалылық теориясының принциптері. Гюгенс паринципі. Эйнштейннiң салыстырмалылық принципi. Майкельсон тәжiрибесi Кез-келген дененiң қозғалысы жөнiнде оны басқа денелермен салыстыра отырып ғана айтуға болады. Әдетте бұл басқа денелермен қандай да бiр санақ жүйесiн байланыстырады да, қозғалысты осы санақ жүйесiне қатысты қарастырады. Механикадағы Ньютонның заңдары орынды болатын санақ жүйелерiн инерциалды санақ жүйелерi деп атайды. Берiлген инерциалды санақ жүйесiне қатысты бiрқалыпты түзусызықты қозғалып бара жатқан кез-келген басқа санақ жүйесi де инерциалды болады, яғни ол жүйелерде де Ньютон заңдары орынды. Барлық инерциалдық жүйелерiнде механикалық құбылыстар бiрдей болып өтедi. Бұл тұжырым Галилейдiң салыстырмалылық принципi деп аталады. Математикалық тұрғыдан алғанда бұл принцип механика заңдарының кез-келген инерциалды санақ жүйесiнде бiрдей теңдеумен сипатталатынын көрсетедi. Ендi мынадай заңды сұрақ туындылайды: салыстырмалылық принципi тек механикалық процесстер үшiн ғана орынды ма, жоқ әлде басқа құбылыстар үшiн де орындала ма? Басқаша айтқанда, мысалы, электромагниттiк құбылыстар әртүрлi инерциалды санақ жүйелерiнде бiрдей өте ме? Бұл сұрақтың жауабы бiз ойлағандай тым оңай емес. Бұл жердегi негiзгi мәселе жарық жылдамдығымен байланысты. Максвелл теориясы бойынша жарықтың вакуумдығы жылдамдығы мынаған тең: м/с (1) және ешнәрседен тәуелсiз әлемдiк тұрақты екенi шығады. Екiншi жағынан бұл тұжырым жылдамдықтарды қосудың классикалық заңына қарама-қайшы келедi. Оны мынадай мысалдың көмегiмен көрсетуге болады: Жерден u жылдамдықпен ғарыш кемесi ұшып шықсын делiк. Бiраз уақыттан соң ғарыш кемесiнiң жылдамдығының бағытында жарық сәулесiн жiберелiк. Оның Жерге қатысты жылдамдығы c, онда жылдамдықтарды қосудың классикалық заңына әйкес оның ғарыш кемесiне қатысты жылдамдығы v = с - u болуы тиiс. Яғни, жарықтың вакуумдағы жылдамдығының мәнi бiз оны қандай координат жүйесiнде өлшегенiмiзге байланысты болып шығады. Ал бұл максвелл теориясынан шығатын қортындыға қарама-қайшы. Бұл тұжырымның дұрыс, иә бұрыс екенiне көз жеткiзетiн нақтылы жауапты тек арнайы жасалған тәжiрибе ғана беруi тиiс едi. Мұндай тәжiрибе жасалды. Ол Майкельсон және Морли тәжiрибесi. Бұл тәжiрибе жарық жылдамдығының барлық инерциалдық жүйелерде бiрдей екенiн көреттi. Осы тәжiрибе жасалған Майкельсон интерферометрi мен оның принциптi сызбасы 5.1 және 5.2- суреттерде келтiрiлген. Эйнштейн постулаттары. Ара қашықтықтың және бiр мезгiлдiлiктiң салыстырмалылығы Екi физикалық дерек: бiр жағынан жарық жылдамдығының тұрақтылығы, екiншi жағынан жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы бiр-бiрiмен үйлеспейтiндей көрiнетiн. Бiрақ 1 – сурет. 76 қалыптасқан тығырықтан шығудың жолын алғаш рет 1905 жылы Альберт Эйнштейн тапты. Ол осы қиыншылықтан шығуда өзiнiң ойлап тапқан арнайы салыстырмалылық теориясының негiзiне мынадай екi постулатты алды: 1. Салыстырмалылық принципi: Барлық инерциалды санақ жүйелерi физикалық тұрғыдан тең құқылы. Бастапқы шарт бiрдей болғанда барлық физикалық процесстер мұндай жүйелерде бiрдей болып өтедi. Эйнштейннiң салыстырмалылық принципi деп аталатын бұл принцип Галилейдiң механикадағы салыстырмалылық принципiн барлық, (соның iшiнде электромагниттiк те) процесстер үшiн жалпылайды. 2. Жарық жылдамдығының тұрақтылық принципi: Жарықты көзiнiң, не болмаса жарықты тiркеушiлердiң қозғалғанына, иә қозғалмағанына қарамастан, барлық инерциалды санақ жүйелерiнде, жарықтың жылдамдығы тұрақты шама болып қалады. Осы екi принциптердiң негiзiнде iшкi қарама-қайшылықсыз теория тұрғызу үшiн, кеңiстiк пен уақыт жөнiндегi классикалық физикадағы қалыптасқан көзқарастарды түбiрiмен қайта қарау қажет болды. Мәселен, бiр-бiрiне қатысты х осiнiң бойымен v жылдамдықпен қозғалып бара жатқан инерциалды санақ жүйелерiндегi (5.3 - сурет) материалдық нүктенiң координаттары мен уақыттары мынадай өрнекпен байланысқан: (2) (3) Бұл өрнек Лоренц түрлендiрулерi деп аталады. Бұл түрлендiрулер v жылдамдығының мәнi жарық жылдамдығымен салыстырғанда елеместей аз болатын шектiк жағдайда (v/c<^;<^;1) классикалық механикадағы Галилей түрлендiрулерiне өтедi. Лоренц түрлендiрулерiнен кеңiстiк координаттары мен уақыттың өзара тығыз байланысы көрiнiп тұр: тек кеңiстiк координаттары ғана уақыттан тәуелдi емес, өз кезегiнде әртүрлi жүйедегi уақыттың өзi кеңiстiк координаттарынан және санақ жүйелерiнiң өзара жылдамдығынан тәуелдi. Бұл байланыстың терең мағанасы бар. Оны тереңiрек талдау үшiн мына екi мәселенi қарастыралық. жүктеу/скачать 3.62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|