相对论 大学物理课件二教学 讲义.pptVIP

§3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥 Albert Einstein ( 1879 – 1955 )20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论，他于1905年提出了光量子假设，为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖，他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 . 狭义相对论的基本原理 1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式 . 2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择. 关键概念：相对性和不变性 . 相对性原理是自然界的普遍规律. 所有的惯性参考系都是等价的 . 伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符 . §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换 x’ 将正变换中的速度反号，并将带撇的与不带撇的量相互交换，即得到逆变换； 当ｕc 时， → 0，洛仑兹变换→ =ｕ/c 1，所以ｕc。 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 惯性系的概念要求从一个惯性坐标系到 另外一个惯性坐标系的时空变换必须是 线性的。 y O x P S u O’ y’ S’ z Z’ §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 在S系中，一个物体作匀速直线运动，那么必然有： 在S’系中，一个物体作匀速直线运动，那么必然有： §3-3狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 当 重合，且均为０ §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 研究 在 在 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 两个参照系是完全等价的 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 两个参照系是完全等价的，没有任何特殊性。所以任何一个参考系中看另一个参考系的相对速度大小都是一样的，方向相反。 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 如何确定 以上推导仅使用了相对性原理 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 原点重合时，从原点发出一个光脉冲，其空间坐标为： 由光速不变原理： §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 洛伦兹变换推导 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 对于洛仑兹变换的说明： 1、在狭义相对论中，洛仑兹变换占据中心地位； 2、洛仑兹变换是同一事件在不同惯性系中两组 时空坐标之间的变换方程； 3、各个惯性系中的时间、空间量度的基准必须一致； 4、相对论将时间和空间，及它们与物质的运动不可 分割地联系起来了； §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 6、洛仑兹变换与伽利略变换本质不同，但是在低速和 宏观世界范围内洛仑兹变换可以还原为伽利略变换。 uc 变换无意义 速度有极限 对于洛仑兹变换的说明： §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 Examples: Examples: 地球上, 在甲地x1处 时刻t1 出生一小孩 小甲 在乙地x2处 时刻t2 出生一小孩 小乙 两小孩的出生完全是两独立事件。 ·若甲乙两地相距 x2 - x1 = 3000公里 t2 - t1 = 0.006秒,即甲先乙后 甲---哥, 乙---弟 ·飞船上看, ★若u = 0.6c, 可得t 2 - t 1 =0, 甲乙同时出生不分哥弟 ★若u = 0.8c可得t 2 - t 1 0,甲后乙先 甲---弟 乙---哥 时序倒了! Examples: 因果关系 的绝对性 ·S中:若 事件1-因(先)，2-果(后)，即 t2 - t1 0 s  c t 2 - t 1 和 t2 - t1 同号 S中和S 中时序相同。 有因果关系的事件 时序不会颠倒因果关系不变。 S系 S’系 根据洛仑兹变换 速度变换式 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 逆变换式 ux=c时，洛仑兹速度变换-伽利略速度变换； ux=c时，ux=c 洛仑兹速度变换本身就包含光速极限的概念。 §3-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 Example: 设想一飞船以0.90c的速度在地球上空飞行， 如果这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体相对飞船速度为0.90