《狭义相对论》运动学和动力学讲义

singhua University 狭义相对论 运动学和动力学 陈信义编2005.1

陈信义 编 2005.1 狭义相对论 运动学和动力学

在上世纪初,发生了三次概念 上的革命,它们深刻地改变了人们 对物理世界的了解,这就是狭义相 对论(1905)、广义相对论(1916) 和量子力学(1925)

2 在上世纪初，发生了三次概念 上的革命，它们深刻地改变了人们 对物理世界的了解，这就是狭义相 对论（1905）、广义相对论（1916） 和量子力学（1925）

Albert einstein 1879-1955

3 1879 –1955 Albert Einstein

狭义相对论运动学 §1光速不变和爱因斯坦相对性原理 §2洛仑兹变换 §3同时性的相对性和时间延缓 §4长度收缩 §5因果性的绝对性 86洛仑兹协变矢量(补充) §7相对论速度变换

4 §1 光速不变和爱因斯坦相对性原理 §3 同时性的相对性和时间延缓 §4 长度收缩 §6 洛仑兹协变矢量（补充） §7 相对论速度变换 狭义相对论运动学 §2 洛仑兹变换 §5 因果性的绝对性

狭义相对论动力学 §8四维动量质量 §9质能关系能量动量关系 §10相对论粒子动力学方程 s11四维动量守恒和不变量的应用 §12力的相对论变换 §13广义相对论简介

5 §8 四维动量 质量 §10 相对论粒子动力学方程 §12 力的相对论变换 §11 四维动量守恒和不变量的应用 §9 质能关系 能量—动量关系 §13 广义相对论简介 狭义相对论动力学

singhua University 狭义相对论(-) 相对论运动学 陈信义编2005.1

陈信义 编 2005.1 狭义相对论（一） 相对论运动学

§1光速不变和爱因斯坦相对性原理 S↑+S火车 V=C-n C “追光实验” 按照伽利略变换 光的传播速度,真的与参考糸有关吗?

7 §1 光速不变和爱因斯坦相对性原理 v  c  u 按照伽利略变换 光的传播速度，真的与参考系有关吗？ S S' u c 火车 “追光实验” v ' = c-u?

光速不变原理 电磁学理论给出真空中电磁波的传播速度为 其中E和A都是与参考系无关的常数。 真空中光速与参考糸无关(即与光源的运动 和观察者的运动无关),不服从伽利略变换。 1983年国际规定:真空中的光速为物理常数 c=299792458ms1 1m是光在真空中1299792458秒内所经过的 距离

8 1 00 c  电磁学理论给出真空中电磁波的传播速度为 一、光速不变原理 其中 0 和0 都是与参考系无关的常数。 真空中光速与参考系无关（即与光源的运动 和观察者的运动无关），不服从伽利略变换。 1m是光在真空中1/299792458秒内所经过的 距离。 1983年国际规定：真空中的光速为物理常数 m 1 299 792 458 s  c 

二、光速不变原理的实验验证 1、 Michelson- Moray实验(1881-1887) 当时认为光在“以太”( ether)中以速度c 传播设“以太”相对太阳静止。 ∠%地球公转实验目的:干涉仪转 90°,观测干涉条紋是 sai pl 否移动? 实验结果:条紋无移动 (季结票)。以太不存在 干涉条紋 ,光速与参考糸无关

9 1、Michelson-Morlay 实验（1881–1887） 当时认为光在“以太”（ether）中以速度c 传播。 实 验 目 的 ： 干 涉 仪 转 90° ，观测干涉条纹是 否移动？ 实验结果：条纹无移动 (零结果)。以太不存在 ，光速与参考系无关。 S A B L1 L2  干涉条纹 P 地球公转 u 二、光速不变原理的实验验证 设“以太”相对太阳静止

地球公转按照伽利略速度变换 B PAP 2 c-u'ctu c(1-u7 22) Sn pl V,=VC-u 2L 2L PBP u2 c1-u/ △t=t L PBP PAP 2 2/c u/C 干涉仪转90°后,时间间隔变成 △t'=t 2 L1 PBP PAP n2c21-m2/c2

10              2 2 1 2 2 2 1 1 2 u c L u c L c t t t PBP PAP (1 ) 2 2 2 1 1 1 c u c L c u L c u L tPAP       2 2 v  c u S A B L1 L2  P 地球公转 u 2 2 2 2 2 2 1 2 2 c u c L c u L tPBP                     2 2 1 2 2 2 1 1 2 u c L u c L c t t t PBP PAP 干涉仪转90°后 按照伽利略速度变换 ，时间间隔变成