狭义相对论（1）ppt培训课件

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1、第一篇力学第6章狭义相对论第5章狭义相对论SpecialRelativity第1节伽利略变换第2节狭义相对论基本原理第3节洛仑兹变换第4节洛仑兹速度变换第5节时间的相对性和长度的相对性第6节狭义相对论动力学简介第1节伽利略变换任意t时刻：oxyy'vo'S´xx´vtS坐标变换速度变换(经典的速度叠加原理)(v恒定)GalileanTransformations设t0=t0=0时,S与S重合,再求导1故经典力学认为：一切惯性系中的力学规律都是相同的——力学相对性原理(伽利略相对性原理)oxyy'vo'S´xx´vtS(v恒定)

2、2伽利略变换反映了牛顿力学的时空观:伽利略变换的另一形式为时间间隔的测量与参照系无关对于空间中任意两点间的距离,在两个参考系中的测量值分别是空间间隔的测量与参照系无关3牛顿的时空观：时间的量度和空间的量度都与参考系无关，时间和空间无关，时间、空间与物质的运动无关。“绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关，而永远是相同的和不动的。”“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。”牛顿认为：4不必修改电磁理论,将伽利略相对性原理限制于低速领域,另找一个新的能使电磁规律符合的变换。从而

3、推广伽利略相对性原理。(如：迈克耳逊—莫雷实验)19世纪末,大量观察和实验表明,光速(电磁规律)不服从伽利略变换！矛盾如何解决？伽利略相对性原理不是普遍原理,不必推广到高速领域,因而电磁规律可以不符合伽利略相对性原理及变换；伽利略相对性原理是普遍原理,应修改电磁理论使之符合伽利略相对性原理及变换；选择有三:狭义相对论新的时空观第2节狭义相对论基本原理BasicPostulatesofSpecialRelativity1.伽利略变换在高速领域不成立52.两个基本原理(1)爱因斯坦相对性原理物理规律对所有惯性系都是一样的,不存在任

4、何一个特殊的惯性系。(2)光速不变原理在任何惯性系中测量，光在真空中传播的速率都相等。1964-1966年,欧洲核子中心的实验直接验证了光速不变的原理：以0.99975c的高速飞行的介子,在飞行中辐射光子,得到光子的实验室速度数值仍然是c.6设有如下思想实验：y'yxx'A'B'MvO在S'系中观察：光到达A'和光到达B'这两事件不会同时发生！！光到达A'和光到达B'这两事件同时发生。在S系中观察：可见，两物理事件是否同时发生,不是绝对的,而是依赖于参考系的选择,即必须相对于某参考系而言，因而是相对的。对不同参考系,同样两事件之间

5、的时间间隔不同。即：时间度量是相对的,这就是同时性的相对性。由光速不变原理得出的结论之一：同时性的相对性7洛仑兹时空坐标变换：yyvooXX且有：t=t=0，x=x=0可设：S系看：x=0点，S'系看：x=0点，代入以上方程组可得：x=a(xvt)（1）t=a(t+hx)（2）设S系相对S系沿X轴以速度v运动,x=ax+bt+et=ct+dx+f第3节洛仑兹变换LorentzTransformations8设t=t=0时,在o=o点发出一光信号,则在两个参考系中测得的光到达某时空点走过的距离满足：x2+

6、y2+z2=c2t2x'2+y'2+z'2=c2t'2y=y'c2t2x2=c2t'2x'2结合(1)、(2)两式可得：z=z'故：洛仑兹坐标变换x'=a（xvt）（1）t'=a（t+hx）（2）9当v<

7、系中观察到这两个事件之间的距离是2m。求:在S'系中这两个事件的时间间隔。解:依洛仑兹变换有由题意知：代入得：12第4节洛仑兹速度变换LorentzVelocityTransformations1.洛仑兹速度变换式S系S'系13洛仑兹速度变换1)若v<

8、'o'0.9c0.9c解：设S系静止在乙飞船上S'系静止在地面上S'系相对S系的速度v=0.9c甲船相对S'系的速度:甲船相对S系（乙船）的速度：