7-3-1.相对论解说.pptVIP

* 物体低速运动 (v c) : t、l、m与物体运动状态无关 物体高速运动 (v~ c): t、l、m与物体运动状态有关 ——绝对（经典）时空观 ——相对论时空观 一、伽利略变换和经典力学的相对性原理 设两个惯性系 ， 相对S 沿 x 轴正向以 运动, 两惯性系重合时为记时零点，t 时刻观察P点的运动: 前提：时间观察在不同惯性系是等价的 Ⅰ、狭义相对论基本假设 S: ( x, y, z ,t) 坐标变换: S y z x O ut .P 经典力学的不变性原理： 速度变换: 一次求导 ~ 相对运动速度公式 再求导 ~ 伽利略不变性 力学定律不变性——力学相对性原理 麦克斯韦电磁理论 ——不服从伽利略变换 一些电磁感应现象 ——符合牛顿相对性原理 *假想物质“以太”：一种绝对惯性系， 电磁波在“以太”介质中传播 迈克耳逊-莫雷实验：“零”结果 ——否定“以太” 二、伽利略变换的失效 光速不变的结论 爱因斯坦：1905年, 提出两个基本假设, 建立新的时空观 ——狭义相对论 (special relativity ) 匀速运动参照系 ——广义相对论 (general relativity) 1915年， 加速运动参照系 三、爱因斯坦的基本假设（P281） 任何惯性系中，光的真空速率都相等。 假设2（光速不变原理） (principle of constacy of light velocity): 假设1（狭义相对性原理） (relativity principle) 物理定律在一切惯性系中都具有相同的数学形式，或所有惯性系都是等价的。 经典的绝对时空观——伽利略变换 狭义相对论时空观——洛仑兹变换 *推测变换关系 *取特殊事件确定系数 *这一变换关系必须满足 光速不变原理 相对性原理——变换是线性的 当vc 时，退化为伽利略变换 对应原理 Ⅱ、洛仑兹变换 一、洛仑兹坐标变换 惯性系 ：三个坐标轴平行，沿x方向有匀速相对运动 某一时刻，P点发生一事件，其时空位置： 同一事件时空坐标变换： 不同事件发生的时间间隔、空间间隔坐标变换： 洛变换退化为伽变换 时间与空间均是v的函数，不再相互独立。 *时间间隔、空间间隔都是相对的。 在一个参照系看同地发生的事，在另一参照系看不一定同地发生。 在一个参照系看同时发生的事，在另一参照系看不一定同时发生。 *在一个参照系中同时同地发生的事件， 在另一参照系中一定也是同时、同地。 二、洛仑兹速度变换 当 惯性系相对运动的方向上，速度分量改变 垂直于相对运动的方向上，速度分量也改变 光速不变原理 当 对洛仑兹变换取微分，得 Ⅲ、狭义相对论的时空观 一、高速运动物体的测量 观察者与物体相对静止时所在的参照系——本征参照系 测得物理量——本征物理量 与物体有相对速度的参照系——运动参照系 测得物理量——运动测量量 相对速度u的函数 二、运动物体的长度缩短 测得尺长: ——固有长度（原长） 一把尺相对地面以 v 作高速运动，在尺上建立 系, 地面参照系 S 中，测得尺长： 前提： S系中同时测量尺的两端读数 —— 运动物体的长度缩短 1）原长一定是物体相对某参照系静止时两端的空间间隔——原长最长 2）与物体有相对运动的观察者测出的长度总是比相对物体静止的观察者测出的长度要短 3）当 4）长度缩短只在运动方向上 S系中：某一点前后发生两事件，时间间隔 前提：S 系中的同一点 事件相对 S 静止， ——固有时间（原时） (proper time) 本征时间 三、运动的钟“变慢”——时间延长 (time dilation) 系中： ——时间延长（膨胀） 五、因果关系的绝对性 若两事件不相关，则在不同参照惯性系观察，时序有可能颠倒。 若两事件互为因果关系，则在任何惯性系观察，时序都不可能发生颠倒 。 六、相对论的时空观 （1）时间、空间是相互联系、无法分割的时空整体。 （2）时间、空间的测量值都是“相对的”，与物体的 相对运动密切相关 经典力学： m=恒量 相对论动力学： Ⅳ、相对论动力学 一、相对论与动力学 1. 质速关系 m0: 静止质量 (rest mass) m: 相对论质量 (relativistic mass) 二、相对论中的质量、动量和动力学基本方程 *