光速不變原理

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1、光速不變原理什么是光速不變原理　　光速不變原理：真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的?！　」馑俨蛔冊?，在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。這個數(shù)值是299,792,458米/秒。　　光速不變原理是由聯(lián)立求解麥克斯韋方程組得到的，并為邁克爾遜—莫雷實驗所證實。光速不變原理是愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論的基本出發(fā)點之一?！　≡趶V義相對論中，由于所謂慣性參照系不再存在，愛因斯坦引入了廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。這也使得光速不變原理可以應(yīng)用到所有參考系中。光速不變原理的

2、誕生　　愛因斯坦1905年9月發(fā)表在德國《物理學(xué)年鑒》上的那篇著名的相對論論文《論動體的電動力學(xué)》,提到光速問題的話有四段：　　“光在空虛空間里總是以一確定的速度V傳播著，這速度同發(fā)射體的運動狀態(tài)無關(guān)。”　　“下面的考慮是以相對性原理和光速不變原理為依據(jù)的，這兩條原理我們定義如下：　　1.物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律，同描述這些狀態(tài)變化時所參照的坐標(biāo)系究竟是兩個在互相勻速平行移動著的坐標(biāo)系中的哪一個并無關(guān)系?！　?.任何光線在‘靜止的’坐標(biāo)系中都是以確定的速度V運動著，不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發(fā)射出來的?！薄　　皩τ诖笥诠馑俚乃俣?，我們的討論就變得毫無疑義了；在以后的討論中，

3、我們會發(fā)現(xiàn)，光速在我們的物理理論中扮演著無限大速度的角色。”　　“由此，當(dāng)υ=V時，W就變成無限大。正像我們以前的結(jié)果一樣，超光速的速度沒有存在的可能?！?　　（《愛因斯坦奇跡年━━改變物理學(xué)面貌的五篇論文》[美]約翰?施塔赫爾主編，范岱年、許良英譯，上?？萍冀逃霭嫔?001年版第97━98頁，第100━101頁，第109頁，第127頁。）系統(tǒng)證明光速不變原理　　光速不變原理：無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，都為299792.458公里/秒?！　∽C明光速不變的四項事實?！　?）恒星光行差?！　?）恒星都是一個一個的小圓點?！　?）恒星都靜止?！　?/p>

4、4）太陽光邁克爾遜——莫雷實驗?！　∪我夂阈枪庑胁疃奸L期保持不變，證明：光行差不隨時間變化，所以光速也不隨時間變化。所有恒星的光行差都為20.5″角距，證明：所有恒星的光速都相同?！　　断到y(tǒng)分析恒星光行差》中已經(jīng)詳細(xì)論證了“光速不變”，所以不再重復(fù)?！　『阈嵌际且粋€一個的小圓點，證明：任意一個恒星的所有的光線的光速都相同，即沒有不同光速的光線?！　∫驗闆]有任何光速‘變化’的現(xiàn)象，所以只有采用‘反證法’?！　≡O(shè)：某恒星發(fā)來兩種光速的光線；光速為c的光線，用c表示；光速為C的光線，用C表示；光速c＞C　　因為c和C都是連續(xù)的，所以觀測者能夠同時接收到c和C；但觀測者同時接收到的c和C，必然不

5、是同時從恒星發(fā)出的?！　∫虼嗽O(shè)：c發(fā)出的時刻為零；C發(fā)出的時刻為t；恒星零時刻的位置為A；t時刻的位置為B；因恒星周日視運動角速度ω＝15.0411″/秒，所以A、B之間的角距φ＝ωt　　再設(shè)：φ＝10′（太陽直徑的1/3）；恒星距離L＝30光年?！　t：t＝φ／ω＝10×60÷15.0411≈40（秒）　　c傳播的時間T1＝L/c＝30（年）≈86400×365＝946080000（秒）　　C傳播的時間T2＝L/C6　　據(jù)題意知：T2＝T1＋t＝L/c＋t＝946080000＋40＝946080040（秒）　　所以：C＝L/T2＝946080000c/946080040≈0.99999

6、99577c≈299999.987（公里/秒）　　即：如果φ＝10′，則c－C＝300000－299999.987＝0.013（公里/秒）＝13（米/秒）　　也就是說：如果兩條光線的光速差為13米/秒，則這顆距離為30光年的恒星，就同時在角距為10′的A和B兩個位置上?！　」馑龠B續(xù)比間斷變化的可能性大得多，如果恒星光速是在C和c的范圍內(nèi)連續(xù)變化的，則看起來，該恒星應(yīng)該是：長度為10′角距的線段?！　∫驗閺奈纯吹竭^：恒星具有多個位置和任何拉長的現(xiàn)象，所以結(jié)論正確。　　恒星都靜止，證明：所有恒星的光速都不隨時間變化，都始終恒為常數(shù)c不變。這是因為如果光速不斷變化，則看起來恒星必然是運動的。證

7、明方法與上述類似，不再重復(fù)?！　√柟膺~克爾遜——莫雷實驗證明：太陽光的光速不變?！　∵~克爾遜——莫雷實驗的依據(jù)是：光速＝波長×頻率　　光波長和頻率都是根據(jù)光干涉條紋確定的。根據(jù)‘楊氏雙縫干涉實驗’干涉條紋之間的間距，能夠獨立推算出‘光波長’，自然可確定‘光頻率’?！　∵@樣推算確定的光波長和頻率的乘積為常數(shù)，即不同顏色光的波長和頻率的乘積相等；而且乘積數(shù)值等于檢測的‘光速值’；從而充分證明：‘光速＝波長×頻率’成立?！　∵~克爾遜和莫