xxsun狭相义对论基本.ppt

爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人;1905;2005;§6.1 牛顿相对性原理和伽利略变换; 主要内容： 牛顿的时空观 爱因斯坦的时空观 爱因斯坦的狭义相对论 ; 对相对性已有的认识： ? 运动描述与参考系有关, 运动规律与参考系无关。 ? 对牛顿力学的认识, 牛顿定律：适用于惯性系; 相对性问题的核心是： 物理规律是客观存在的 与参考系无关 即参考系平权 没有特殊的参考系 归根结底是： 认识论方法论的问题 教育人们要脱离自我 客观地看问题;;从哥白尼到爱因斯坦 --- 参考系的选择;学习本章的正确态度 1) 超越自我认识的局限 2) 自觉摆脱经验的束缚 --以事实为依据;明确本章研究的问题: 在两个惯性系中考察同一物理事件;相对论问题包括两个方面： 1.物理规律与参考系无关－－相对性原理 2.在两个参考系中对同一事件的描述形式不同 之间存在一个变换关系－－－变换式 变换式与相应的相对性原理相对应 牛顿力学的相对性原理对应伽利略变换 狭义相对性原理对应洛仑兹变换 在基本观点明确的前提下 重要的是变换式;§6.1 牛顿相对性原理和伽利略变换;1.牛顿相对性原理（力学相对性原理或伽利略不变性）：;两个参考系;事件： t 时刻，物体到达 P 点;变换分量式;加速度变换;在两个惯性系中;宏观低速物体的力学规律 在任何惯性系中形式相同;据伽利略变换，可得到经典时空观;（2）时间间隔的测量是绝对的;运动系中同时测;§6.2 爱因斯坦相对论原理和光速不变;S 系：电力加磁力;2）光速c;电磁学理论给出真空中电磁波的传播速度为;当时人们认为这只对“绝对静止”参考系才成立。 企图找到“绝对静止”参考系的思想实验：;1、Michelson-Morlay 实验（1881–1887）;地球公转;干涉仪转90°引起时间差的变化为; 用各种企图保持绝对参考系的假说来解释该实验结果，均遭到失败。; “还在学生时代，我就在想这个问题了。我知道迈克耳逊实验的奇怪结果。我很快得出结论：如果我们承认麦克尔逊的零结果是事实，那么地球相对以太运动的想法就是错误的。这是引导我走向狭义相对论的最早的想法。” ;爱因斯坦《论动体的电动力学》1905;1） Einstein 的相对性理论 是 Newton理论的发展;狭义相对论力学;2.同步钟 synchronized clocks 物理过程的时间间隔？ 在确定的参考系中存在一系列的同步钟;3.同时性的相对性 --- 光速不变原理的直接结果 以爱因斯坦火车为例 Einstein train 说明;Einstein train;研究的问题 两事件发生的时间间隔;事件1、事件2 不同时发生;事件1、事件2 不同时发生;u;;? t? — 原时（proper time）;运动寿命：; 应该注意，与钟一起运动的观测者是感受不;【例】孪生子佯谬和孪生子效应; 问题的关键是，时间延缓效应是狭义相对论的结果，它要求飞船和地球同为惯性系。要想保持飞船和地球同为惯性系，哥哥和弟弟就只能永别，不可能面对面地比较谁年轻。这就是通常所说的孪生子佯谬（twin paradox）。; 1971年，美国空军用两组CS（铯）原子钟绕地球一周，得到运动钟变慢：203?10ns，而理论值为：184 ? 23ns，在误差范围内二者相符。;§6.4 长度收缩（length contraction）;：;∴ 原长（固有长度）最长;说明: (1) 相对静止的系中测得的固有长度l0最长. l为运动物体的长度,物体沿运动方向收缩.;*高速运动物体的视状; ??观察者离物体足够远，可认为从A、B、C、D各点发的光均平行z方向而到达观察者的眼睛。; 若 E、F 在E?、F? 位置时所发的光与 ;两种时空观对照; c.不同惯性系各有自己的空间坐标，并相互发现 对方的“尺”缩短了。 ; c.不同惯性系各有自己的空间坐标，并相互发现 对方的“尺”缩短了。 ;四.洛伦兹变换 1.坐标变换;洛伦兹坐标变换;时空坐标;变换无意义;4） 由洛伦兹变换看同时性的相对性 解题的一般思路;若;时序与因果关系;事件1：;;2. 相对论速度变换;洛伦兹速度变换式;例：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行 如果这时从飞船上沿速度方向发射一物