《普通物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 相对论

④相对途 Recialrelatikity

爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼

爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼

如果说我比别人看得远些,那 是因为我站在巨人的肩上 伊萨克牛顿 相 论 照亮我的道路,并且不断地给我 新的勇气去愉快地正视生活的理想, 是善、美和真 阿尔伯特爱因斯坦

相 对 论 如果说我比别人看得远些，那 是因为我站在巨人的肩上。 照亮我的道路，并且不断地给我 新的勇气去愉快地正视生活的理想， 是善、美和真. 伊萨克.牛顿 阿尔伯特.爱因斯坦

3-1狭义相对论产生的 实验基础和历史条件 x=x-ut dt 伽利略变 dt y =y dd 换t'=t V=v L 物体的坐标和速度、“同一地点”是相对的 时间、长度、质量“同时性”和力学定律的形式 是绝对的

3-1 狭义相对论产生的 实验基础和历史条件 t t z z y y x x ut          z z y y x x v v v v v v u        z z y y x x a a a a dt du a a     伽    利 略 变 换 时间、长度、质量“同时性”和力学定律的形式 是绝对的 物体的坐标和速度、 “同一地点”是相对的

1、伽利略变换的困难 1)电磁场方程组不服从伽利略变换 2)光速c 3)高速运动的粒子 2、迈克耳孙-莫雷实验 测量以太风零结果

2、迈克耳孙-莫雷实验 测量以太风 零结果 1、伽利略变换的困难 1) 电磁场方程组不服从伽利略变换 2) 光速c 3) 高速运动的粒子

3、解释天文现象的困难 夜空的金牛座上的“蟹状星云”,是900多年 前一次超新星爆发中抛出来的气体壳层。 A c+v B ll=5千光年 c+y C 抛射速度V=1500kms 结论:在25年持续看到超新星爆发时发出的强光。 史书记载:强光从出现到隐没还不到两年

3、解释天文现象的困难 夜空的金牛座上的“蟹状星云” ，是900多年 前一次超新星爆发中抛出来的气体壳层。 c V c A B l c V l t A   c l tB  V km/s l 1500 5   抛射速度 千光年 结论：在25年持续看到超新星爆发时发出的强光。 史书记载：强光从出现到隐没还不到两年。 矛盾

3-2狭义相对论基本原理、洛仑兹变换 狭义相对论的两条基本原理 爱因斯坦的狭义相对论基本原理 1相对性原理 所有物理规律在一切惯性系中都具有形式相同 (所有惯性系都是平权的,在它们之中所有物理规 律都一样) 2光速不变原理 在一切惯性系中,光在真空中的速率恒为c,与 光源的运动状态无关

爱因斯坦的狭义相对论基本原理 1.相对性原理 所有物理规律在一切惯性系中都具有形式相同。 （所有惯性系都是平权的，在它们之中所有物理规 律都一样） 2.光速不变原理 在一切惯性系中，光在真空中的速率恒为c ，与 光源的运动状态无关 3-2 狭义相对论基本原理、洛仑兹变换 一、 狭义相对论的两条基本原理

切物 讨论: 理规律 1 Einstein的相对性理论是 Newton理论的发展 2光速不变与伽利略变换 力学 规律 与伽利略的速度相加原理针锋相对 3观念上的变革 时间标度)与参考系无关 牛顿力学长度标度 速度与参考系有关 (相对性) 质量的测量 狭义相对 光速不变 长度时间质量与参 论力学 考系有关(相对性)

2 光速不变与伽利略变换 与伽利略的速度相加原理针锋相对 3 观念上的变革 牛顿力学 时间标度 长度标度 质量的测量 与参考系无关 速度与参考系有关 (相对性) 狭义相对 论力学 长度 时间 质量与参 考系有关(相对性) 光速不变 1 Einstein 的相对性理论 是 Newton理论的发展 讨论： 一切物 理规律 力学 规律

洛仑兹变换式 时空变换关系S→S x- ut u y,2) Xx 正变换x′=z L t

二、洛仑兹变换式 y y’ [s] [S’] o o’ x x’ ut x’ x p ( , , ) ( , , ) ' ' ' x y z x y z 0r r r' u  z Z’ 时空变换关系 S  S y y c u x ut x       2 2 1 正变换 2 2 2 1 c u x c u t t z z      

S"→S x+ ut y=y 逆变换 其中 y t+ u B

22 2 22 11 cu x cu t tz z y y cu x ut x             逆变换 S  S cu cu      22 1 1 其中：