狭义相对论基础课件.ppt

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1、爱因斯坦（A.Einstein,1879-1955）是20世纪最伟大的物理学家之一，生于德国，1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。爱因斯坦1905年在物理学三个不同领域：光量子理论，相对论，分子运动论取得了历史性的成就。第4章狭义相对论基础§4.1伽利略相对性原理和伽利略变换主要内容：1.伽利略相对性原理2.伽利略变换3.经典力学的绝对时空观4.经典力学的局限性一、伽利略相对性原理惯性系:凡是牛顿运动定律适用的参考系。相对已知惯性系作匀速直线运动的参考系也都是惯性系。在一艘没有窗户的船舱内所作的一切力学实验结果都相同。无法通过力学实验的方法判断船是静止还是匀速直线运动。伽利略相对性原理(

2、经典力学的相对性原理):力学规律对于一切惯性系都是等价的。§4.1伽利略相对性原理和伽利略变换二、绝对时空观空间和时间是物理学中最基本的物理量.对空间和时间的测量与物质和物质的运动是否有关？=？=？结论（经典物理）：空间和时间是绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关（绝对时空观）绝对的、数学的时间在自然地流失

3、

4、绝对的、数学的空间永远不变三.伽利略变换假设有两个惯性系：S和S'(x')O'z'y'S'OzySx时，S,S'系重合u某时刻，发生（事件）PPS：(x,y,z)(x,y,z)，tS‘：(x',y',z')(x',y',z'),t'关系：伽利略坐标变换逆变换正变换由定义u是恒量请大家

5、自己写出速度、加速度的逆变换式并注意到伽利略坐标变换是绝对时空观观的数学描述在牛顿力学中四.牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性力与参考系无关质量与运动无关牛顿第二定律具有伽利略变换不变性.可以证明,经典力学规律都具有伽利略变换不变性.为什么?均与绝对时空观相联系五、伽利略变换的困难由A点发出的光到达地球的时间是而点B发出的光到达地球的时间是1.超新星爆发疑问：据史书称，公元1054年5月，出现超新星爆发，前后历时22个月。（蟹状星云）蟹状星云与地球距离光年光速不服从经典力学的速度变换定理爆发中抛射物的速度年（>22个月）光传到乙的时间：先出球，后击球----先后顺序颠倒击前瞬间击后瞬间2.投

6、球疑难光速不服从经典力学的速度变换定理§4.2狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换主要内容：1.狭义相对论的两个基本假设2.洛伦兹变换一、狭义相对论的两个基本假设1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论的两个假设1.光速不变原理在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值包括两个意思：光速不随观察者的运动而变化光速不随光源的运动而变化2.相对性原理在所有惯性系中，一切物理学定律都是相同，都具有相同的数学表达形式。或者说：对于描述物理现象的规律而言，所有惯性系是等价的。§4.2狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换一切物理规律力学规律经典力学----与参考系无关.狭义相对论---与参考系？关.(1)爱

7、因斯坦相对性原理是经典力学相对性原理的发展结论(2)光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对(3)时间、长度、质量的测量:二、狭义相对论的时空观以爱因斯坦火车为例1.同时性的相对性爱因斯坦火车地面参考系A'、B'分别放置信号接收器中点M'放置一光信号发生器发一光信号在火车上接收到信号（事件1）接收到信号（事件2）A'、B'同时接收到光信号两事件同时发生(事件)发一光信号A'迎着光运动，比B'早接收到光信号两事件不同时发生事件1先与事件2发生结论在两个惯性系相对运动方向上发生的两个事件若在一个惯性系中为同时事件则在另一个惯性系中观察必然不同时且，总是在前一个惯性系运动的后方的那一事件先发生。

8、讨论同时性是相对的。如果用经典理论对此如何判断？同时性的相对性是光速不变原理的直接结果。2.时间延缓时间间隔测量是否也具有相对性?在某一惯性系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔，与另一惯性系中（观测）这两个事件的时间间隔之间的关系。研究的问题是：理想实验：MS'O'O'处的闪光光源发出一光信号事件1事件2O'处的接收器接收到该光信号两事件发生的时间间隔SO=？MS'O'O'S'uMMO'S'OSMS'O'O'S'uMMO'S'OS结论(1)在S‘系中同一地点发生的两个事件，在S系中观测为异地事件。(2)原时最短----在不同惯性系中测量给定两事件的时间间隔以原时最短(3)时间延缓效应是

9、相对的(4)运动时钟变慢---该效应是时空本身的客观特征与时钟结构无关.(5)时间延缓效应显著与否决定于u.当u<