《相对论基础》PPT课件.ppt

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1、第3章相对论基础(ThetheoryofSpecialRelativity)§3.2狭义相对论基本原理洛仑兹坐标变换式§3.3相对论速度变换公式§3.4狭义相对论时空观§3.1伽利略相对性原理经典力学的时空观§3.5狭义相对论动力学基础狭义相对论简介第3章相对论基础(ThetheoryofSpecialRelativity)狭义相对论伟大意义1.使牛顿的理论二百多年来第一次得到修正，牛顿力学成为相对论的一个分支。2.使人们对质量、能量、时间、空间、速度等物理量有了一个全新的认识。3.质能关系式E=mc2为核能的开发利用奠定了基础。4.象征着人类在探索自然过程中登上

2、的一座高峰。§1、爱因斯坦(A.Einstein)(1879/3/14~1955/4/18)§狭义相对论简介(TheintroducetoSpecialRelativitytheory)由于改变了物理而改变了世界由于改变了世界所以改变了我们（2005世界物理年）§2、相对论的创立1、问题的提出：爱因斯坦(16岁)：如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场吗？2、问题的解决：爱因斯坦(26岁)：经过10年的思考努力！终于在1905在德国《物理学年鉴》杂志上发表论文《论动体的电动力学》提出：

3、狭义相对论的基本思想和基本内容。成功的理论来源于伟大的设想，聪明的脑袋和锲而不舍的品格敢想＝成功的一半§3、相对论的时空观念对已有观念的冲击1、运动中的物体长度会缩短？2、高速旅行会使时间变慢？3、有物质存在的时空就变得弯曲了？4、时间旅行可能有捷径？5、一、伽利略变换事件：在坐标系中，每个事件对应于一组时空坐标。自然界时刻发生着各种情况或变化，每一种情况或变化称为一个事件。§5.1伽利略相对性原理经典力学的时空观2.约定系统S系静止，S’系沿ox轴以v匀速运动当时，与重合。问题：对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是一样的吗？XX’vt3.绝对时空观的数学描述

4、—伽利略坐标变换伽利略速度和加速度变换式坐标变换在所有惯性系中力学定律具有相同的形式.——力学相对性原理m=m'、与参考系无关牛顿力学中：在所有惯性系中牛顿定律具有相同的形式.惯性系（牛二成立的坐标系）伽利略相对性原理(力学相对性原理)在一个惯性系的内部所作的任何力学的实验都不能够确定这一惯性系本身是在静止状态，还是在作均匀直线运动等价1：一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描写机械运动的力学规律来说都是完全等价的。等价2：牛顿第二定律的方程相对于伽利略坐标变换来说是不变的1.绝对空间二、经典力学的时空观在S系中同时测量运动的尺子的两端S’系中测量相对静止的尺子长

5、度为——长度测量的绝对性长度形同2.绝对时间设有两事件发生，S’系中测量发生的时刻为，S系中测量发生的时刻为——时间间隔的绝对性绝对的、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变的。——牛顿牛顿的时空观3.“同时”的绝对性在S系同时发生的两个事件，在S’系中也是同时发生的。马赫的真正伟大，就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性。——爱因斯坦1883年发表《力学史评》对绝对时空观提出了尖锐的批评：“我们必须依赖自然去理解空间和时间，而不是依赖抽象的推测”。马赫

6、（ErnstMach，1838-1916）——奥地利物理学家（发现激波）§5.2狭义相对论基本原理洛伦滋坐标变换§5.2_1狭义相对论基本原理1、以太(希腊：用以代表组成天上物体的基本元素)：17世纪笛卡尔引入(传播光媒质)惠更斯大力发展（充满在真空和通常物质中）电动力学出现后以太是光波和电磁场的载体(绝对静止的坐标系)2、以太的实验测定(迈克耳逊-莫雷实验)迈克尔逊(A-Michelson1852-1931)实验原理图(经典时空观)否定了以太坐标系爱因斯坦扬弃以太假说提出狭义相对论基本原理3、狭义相对论的两条基本原理：1）相对性原理：物理定律在一切惯性参考系

7、中都具有相同的数学表达形式所有惯性系对于描述物理现象都是等价的注意：1、这一原理实际上是伽利略力学相对性原理的推广，不过它不仅包含力学现象，而且包括一切其它的物理现象，比如电磁学物理规律。2、力学现象中没有以太假说，所有电磁学规律中的以太假说也就是没有必要的了。2）光速不变原理：在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。任何惯性系去测量光速在任何方向上都是C，光速与光源及参照系的运动无关。光速是个恒定的量。C+vCv如果不满足光速不变原理，因果关系将颠倒过，可是从来没有看到过这种现象。光速与参考系无关？光速不变？速度不满足

8、叠加原理？