狭义相对论力学基础.ppt

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1、经典力学：宏观，低速(v<

2、有惯性系是等价的。1力学相对性原理伽利略坐标变换式1.1力学相对性原理(Principleofrelativityinmechanics)经典的力学相对性原理与绝对时空观密切相关“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性在均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。”1.2绝对时空观“绝对空间就其本质而言，是与任何外界事物无关，而且永远是相同的和不动的。”在对时间间隔和空间间隔的测量上，认为所有参考系中的观察者，对于任意两个事件的时间间隔和空间任意两点间距离的测量结果都是相同的。1.3伽利略坐标变换式在两个惯性系中分析描述同一物理事件(event)

3、正变换逆变换伽利略变换式在t＝0时刻，物体在O点,S,S'系重合。t时刻，物体到达P点P(x,y,z;t)(x',y',z';t')yOzSx(x')O'z'y'S'由定义u是恒量速度变换和加速度变换式为并注意到写成分量式请大家思考，速度、加速度的逆变换式如何？u是恒量速度变换和加速度逆变换式为请大家自己写出速度、加速度的逆变换的分量表示式1.4牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性在牛顿力学中质量与运动无关力与参考系无关2狭义相对论的两个基本假设2.1伽利略变换(Galileantransformation)的困难Maxwell电磁场方程组不服从伽利略变换18

4、87年迈克耳孙-莫雷(Michelson-Morley)实验以太风ⅠⅡ证明以太(ether)不存在是伽利略变换正确而电磁规律不符合相对性原理?还是电磁规律符合相对性原理而伽利略变换该修正?Thedifficultyis爱因斯坦(Einstein)深入分析了此问题，于1905年发表了《论动体的电动力学》作出了对整个物理学都有变革意义的回答。1905年，A.Einstein首次提出了狭义相对论的两个假设所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。2.2狭义相对论(SpecialRelativity)的两个基本假设假设1.相对性原

5、理(Einstein’sPrincipleofRelativity)在所有惯性系中，一切物理学定律都相同，即具有相同的数学表达式。或者说，对于描述一切物理现象的规律来说，所有惯性系都是等价的。假设2.光速不变原理(ConstantSpeedofLight)在所有惯性系中，真空中光沿各个方向传播的速率都等于同一个恒量，与光源和观察者的运动状态无关。讨论(1)Einstein相对性原理是Newton力学相对性原理的发展；在牛顿力学中，与参考系无关在狭义相对论力学中，与参考系有关(2)时间和长度等的测量；(3)光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对。3洛伦兹坐

6、标变换式Einstein依据相对性原理和光速不变原理得到了狭义相对论的坐标变换式，即洛伦兹坐标变换式。它是关于同一物理事件在两个惯性系中的两组时空坐标之间的变换关系。但洛伦兹早于Einstein狭义相对论就给出了此变换式。P(x,y,z;t)(x',y',z';t')yOzSx(x')O'z'y'S'假设某一事件在惯性系S中的时空坐标为(x,y,z,t)，在惯性系S'中的时空坐标为(x',y',z',t')，则其坐标之间的变换关系，即洛伦兹坐标变换式表示为正变换式逆变换式讨论(1)变换式中(x,y,z)和(x',y',z')的关系是线性的，这是因为一事件在两

7、惯性系的坐标总是一一对应的，这是真实物理事件必须满足的。(2)空间测量与时间测量相互影响，相互制约事件1事件2时间间隔空间间隔请大家自己写出逆变换式SS'(3)当u<

8、中测得炸弹爆炸的空间和时间坐标分别为按伽利略变换例北