狭义相对论(1).ppt

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1、狭义相对论基础（SpecialRelativity）第八章1爱因斯坦（AlbertEinstein）（1879——1955）美籍德国人1921年获诺贝尔物理奖美国时代周刊评选他为20世纪的世纪人物现代时空观的创始人23ThethemesofEinstein’s1905work:relativity,quantumphysics,Thermodynamics.4Greateventsin1905:March1905Photoelectriceffect—understandingofthestructureoflightMay1905Exp

2、lainingBrownianMotion-developingkineticenergytheoryJune1905SpecialtheoryofrelativitySeptember19055本章：牛顿相对性原理狭义相对论基本原理洛仑兹变换相对论时空观相对论速度变换相对论动力学6§8.1牛顿相对性原理(NewtonRelativity)1.伽利略变换(Galileantransformation)设：　系相对　系以运动．时间零点为与　重合时．7则对于任一事件(event)P，有——伽利略坐标变换该变换意味着时间独立于空间,且两系中

3、的时间间隔及长度的测量结果与坐标系无关.——经典力学的时空观Note:82.牛顿相对性原理——力学规律在所有惯性系中都有相同的形式牛顿力学：(力与参考系无关)(质量与运动无关)e.g.设O系中于是在O系中：伽利略变换9另一种表述：牛顿力学规律在伽利略变换下保持不变．Note:⑵光速不服从伽利略速度变换.(Michelson-Morley实验)3.十九世纪末的困惑⑴电磁场方程组不具有伽利略变换下的不变性.(服从Lorentz变换)1011对光速度合成律失效例1.光速C,1到2的距离为L，1即将投球的时刻为t=0，则2看到1即将投球的时刻

4、为如果球的速度为u，球A发出的光相对地的速度为c+u,1投球动作用的时间间隔2看到1将球投出时刻12ACL12AC+uL1212ACL12AC+uL总有办法做到亦即2将先看到球A飞出而后才看到1的投球动作因果关系颠倒13§8.2狭义相对论基本原理(FundamentalsofSpecialRelativity)In1905,Einstein:《论动体的电动力学》⑴物理规律对所有惯性系都是一样的,不存在任何一个特殊的(例如“绝对静止”的)惯性系.——相对性原理⑵在任何惯性系中,光在真空中的速率都相等.——光速不变原理新的时空变换式14设有

5、两个惯性系k与k´，假定t=t´=0时刻，o与o´重合。K´系x´K系vt求：X-X’Y-Y’Z-Z’t-t’关系=？§8.3洛仑兹变换(LorentzTransformation)15洛伦兹坐标变换式正变换逆变换16讨论：1）此变换的最大特点是：时间、空间的测量与参考系的选择有关，2）v<

6、　相对论时间独立于空间“同时性”的相对性时间测量与坐标系无关　　时间延缓长度测量与坐标系无关　　长度收缩18Einsteintrain地面参考系在火车上分别放置信号接收器发一光信号中点放置光信号发生器实验装置1、同时性的相对性(relativityofsimultaneity)--光速不变原理的直接结果19研究的问题两事件发生的时间间隔发一光信号事件1接收到闪光事件2接收到闪光发出的闪光光速为同时接收到光信号？？事件1、事件2同时发生20事件1、事件2不同时发生事件1先发生处闪光光速也为系中的观察者又如何看呢？①同时性的相对性是光速不变原

7、理的直接结果②相对效应随运动迎着光比早接收到光讨论沿垂直于相对运动方向发生的两件事的同时性并不具有相对性。21“同时性”的相对性——在某系中同时发生于不同地点的两个事件,在另一相对运动系中不一定同时发生.③当速度远远小于c时，两个惯性系结果相同22时序的相对性：t小，表示发生在先，t大，表示发生在后;t→表示将来，t=负值一般表示过去23分析：K’系中看：(t2’-t1’)OO’t1t1't2t2'x1x2K’KV分母0(t2-t1)0(x2-x1)0时序不变同时时序颠倒24在不同系中观测,两事件的时序可能颠倒.但对

8、因果事件,不会如此.Note:[例8-1]北京和上海直线相距1000km。在某一时刻从两地同时各开出一列火车。现有一飞船沿从北京到上海的方向以v=9km/s的速率在高空掠过。求宇航员测得的两列