相对论(基础物理课堂讲稿下第二十二讲)技术方案.pptVIP

第五章 相对论 基础物理学(下)--近代物理 第二十二讲 第五章 相对论 第六章 量子物理基础 第七章 原子和分子 第八章 原子核 第九章 粒子和宇宙 爱因斯坦 普朗克 1927年第五届索尔维会议 物理学全明星梦之队 近代物理产生的背景: 1900年(英)开尔文在一次物理演讲中说道： “在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家似乎 只要做一些零碎的修补工作就行了；但是, 在物理学晴 朗天空的远处，还有两朵令人不安的愁云” 第一朵愁云-----以太漂移的“零结果” 第二朵愁云-----统计物理学中能量均分定理的失效 爱因斯坦?第一朵愁云?狭义相对论? 原子弹,核能源… 普朗克,玻尔等?第二朵愁云?量子理论?计算机芯片… 爱因斯坦简历: 1879年3月14日生于德国乌耳姆.三岁才学会讲话. 1896年进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学. 1902年伯尔尼瑞士专利局--技术员,业余时间科学研究. 1905年建立狭义相对论和提出光量子论---物理学革命. 1914年任威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授. 中学教师评价：最笨最没有出息的学生 2004年6月10日，联合国大会第58次会议正式宣布: 将爱因斯坦逝世50周年的 2005年定为“国际物理年” 1933年9月9日因发现德国纳粹盖世太保跟踪并准备行刺他. 星夜渡海到英国,10月转到美国普林斯顿大学任教授. 1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。 遵照他的遗嘱,不举行任何丧礼,不筑坟墓,不立纪念碑, 骨灰撒向天空,为的是不使任何地方成为圣地。 爱因斯坦曾两次路经上海(1921,1922),并有对中华民族的评语： “这是一个勤劳的, 在奴役下呻吟的, 但却是顽强的民族” 1922年因光子理论获诺贝尔物理学奖. 1915年建成广义相对论----预言光线经过太阳引力场要弯曲. 1919年日全食观测结果所证实,全世界为之轰动. §5.1 狭义相对论以前的力学和时空观 ★伽利略变换 ☆绝对时空观 时间：绝对的、纯粹的、数学的，其本性是均匀地流逝而 与任何外在的情况无关，始终保持着相似和不变。 空间：绝对的, 其本性与任何外在的情况无关，始终保持 着相似和不变。 两惯性系S 和S间有： Δr, Δt: S系观察空间两点间距和两事件发生的时间差 绝对时空观 Δr, Δt: S系观察空间两点间距和两事件发生的时间差 ------经典力学的时空基础 牛顿《自然哲学的数学原理》 ☆伽利略变换 .p (x,y,z,t) v 伽利略变换 绝对时空观 互推 S S y x z 0 y z x 0 观察空间内点P1,P2 惯性系S相对S沿x方向运动, t=t=0时，0与0重合. vxt x = x – vxt y = y z = z t = t 伽利略变换 (x,y,z,t)~(x,y,z,t)关系？ 速度变换公式: 事件 (x,y,z,t) .p1 (x1,y1,z1,t1) (x1,y1,z1,t1) .p2 (x2,y2,z2,t2) (x2,y2,z2,t2) ★伽利略相对性原理 x = x – vxt y = y – vyt z = z – vzt t = t 伽利略变换 速度变换公式 S S y x z 0 y z x 0 加速度 这表明:两个惯性系中加速度相同 经典观点认为: 质量m是物质惯性的大小? m=m 一切惯性系中力学定律都取相同的形式----伽利略相对性原理 绝对时空观 伽利略变换 伽利略相对性原理 牛顿力学 任意方向 S相对S匀速v ---牛顿定律具有伽利略变换不变性 .p (x,y,z,t) (x,y,z,t) uP点对S= uP点对S + uS 对S §5.2 电磁场理论建立后呈现的新局面 牛顿方程具有伽利略变换不变性 麦克斯韦方程不具有伽利略变换不变性 ?表明在不同惯性系下各科学家作力学实验,其结果相同. ?力学相对性原理 ?表明在不同惯性系下各科学家作电磁实验,其结果不同 可见,S内麦克斯韦方程 与S相对于S的v有关. ?电磁规律不满足相对性原理?不具有伽利略变换不变性 ▲ 提出新问题 电磁规律不满足相对性原理 力学规律满足相对性原理 伽利略变换下 ? 麦克斯韦认为: 电磁场方程组仅在绝对惯性系--以太系中成立， 电磁波在以太中各向传播速度: 1879年麦克斯韦向美国航海历书局托德(好朋友)建议(信件)： 以太惯性系倒底存不存在呢？ 若测出了地球相对以太的速度，则便证实了以太惯性系存在. …测量光线往返的时间，来确定地球相对