吉林大学：《大学物理下册》课程教学资源（PPT课件）相对论

考试时间: 12月13日(第十二周周六) 上午8:30~10:30 考试地点: 逸B110机械学院、材料学院 逸B416汽车、生物、交通、通信 注:1.请同学带好本人有效证件。 2没有选课的同学不允许参加考试

考试时间： 12月13日（第十二周 周六） 上午8:30 ~ 10:30 考试地点： 逸B110 机械学院、材料学院 逸B416 汽车、生物、交通、通信 注：1．请同学带好本人有效证件。 2．没有选课的同学不允许参加考试

第十一章 狭义相对论

第十一章 狭义相对论

第一节经典力学时空观 力学的相对性原理 对于描述力学规律来说,所有惯性系都是等 价的,这就是力学的相对性原理,亦称伽利略相 对性原理。 伽利略变换 是建立在经典时空观基础(x,=x=mt 上的不同参照系之间的时空变y=y 换关系。 6= 0=0-LW=观L t'=t 牛顿第二定律的表现形式不变

第一节 经典力学时空观 一 、力学的相对性原理 对于描述力学规律来说，所有惯性系都是等 价的，这就是力学的相对性原理，亦称伽利略相 对性原理。 二、伽利略变换 是建立在经典时空观基础 上的不同参照系之间的时空变 换关系。  ' x x ut = − ' y y = ' z z = ' t t  =  = − u a a   = ' 牛顿第二定律的表现形式不变

三、经典力学的时空观 1.同时性是绝对的 2.时间间隔是绝对的 3.两地之间的距离是绝对的 时空和物质的运动是无联系的,时空的量度 与参照系无关,是绝对的。这正是牛顿的绝对时 空观。是伽利略变换成立的前提

三、经典力学的时空观 1. 同时性是绝对的 2. 时间间隔是绝对的 3. 两地之间的距离是绝对的 时空和物质的运动是无联系的，时空的量度 与参照系无关，是绝对的。这正是牛顿的绝对时 空观。是伽利略变换成立的前提

第三节相对论基本假设洛仑兹变换 狭义相对论的基本假设 1、狭义相对性原理 物理定律在所有惯性系中都是相同的。或者 说:所有的惯性系都是等价的,不存在绝对参照 系。 2、光速不变原理 在一切惯性系中,光在真空中沿各个方向的 传播速度都是C,跟光源与观察者的相对速度无 关

第三节 相对论基本假设 洛仑兹变换 一、狭义相对论的基本假设 物理定律在所有惯性系中都是相同的。或者 说：所有的惯性系都是等价的，不存在绝对参照 系。 1、狭义相对性原理 2、光速不变原理 在一切惯性系中，光在真空中沿各个方向的 传播速度都是C，跟光源与观察者的相对速度无 关

洛仑兹变换 满足两个条件 (1)满足光速不变原理和狭义相对性原理。 (2)当u<<C时,还原为伽利略变换。 x=r(=ut x=r( +ut) y=y y =y 2= =石 =y(-x)r=y(+x) C Y-

二、洛仑兹变换 满足两个条件： （1）满足光速不变原理和狭义相对性原理。 （2）当u << C 时，还原为伽利略变换。         = −  =  =  = − ( ) ( ) 2 x c u t t z z y y x x ut          =  +  =  =  =  +  ( ) ( ) 2 x c u t t z z y y x x ut   2 2 1 1 c − u  =

关于洛伦兹变换的几点说明: 洛伦兹变换是线性变换,这是相对性原理 所要求。 >从洛仑兹变换知道,若u>C则 是虚数,说明光速是极限速度。 C 当u<<C洛伦兹变换又回到伽利略变换, 这说明经典力学是相对论力学在低速下的 一种近似

关于洛伦兹变换的几点说明： ➢ 洛伦兹变换是线性变换，这是相对性原理 所要求。 ➢ 当u  C 洛伦兹变换又回到伽利略变换， 这说明经典力学是相对论力学在低速下的 一种近似。 ➢ 从洛仑兹变换知道，若u > C 则 2 2 1 c u − 是虚数，说明光速是极限速度

第四节狭义相对论的时空观 同时的相对性 卩」y S系中,a、b地同时 S S 发生的两个事件A、B。 A B 有Ax=xb-x ∠=b-t=0 dx S系中,A=t-t=y(1-42xb)-y(tn-“x =y(xn-x)≠0 即在S系中,A、B两事件并不同时

第四节 狭义相对论的时空观 一、同时的相对性 S系中，a、b两地同时 发生的两个事件A、B。 有 x = xb − xa t = t b − t a = 0 S’系中， ( ) ( ) b a b 2 b a 2 xa c u x t c u t  = t  − t  =  t − − − ( ) 0 = 2 xa − xb  c u  即在S’系中，A、B两事件并不同时。 y u ' y ' z ' x x z S o ' S ' o A B

结论 1、在S系中同时但不同地发生的事件,在S系中 并不同时。 2、在S系中同时、同地发生的事件,在S系中 定同时。 3、在S系中不同时、不同地发生的事件,在S系 中可能同时。 条件为-4x=0

结 论： 1、在S系中同时但不同地发生的事件，在S’系中 并不同时。 2、在S系中同时、同地发生的事件，在S’系中一 定同时。 3、在S系中不同时、不同地发生的事件，在S’系 中可能同时。 条件为 − 2 x = 0 c u t 

、运动的时钟变慢 在S系中静止在x(=d)处的事件,发生的 时间为Ar=t2-1'(=ro)。 在S系中观测到的t=7(2+ax) 事件发生的时间为At=由 t2=y(t2+2x) At=2-t1=y(2'-1)=y4t 而y>1,即At>4t′ 静止的时钟走的最快。固有时间最短

二、运动的时钟变慢 在 S’系中静止在 x(= d )处的事件，发生的 时间为 t = t2  -t1 (=t 0 )。 在 S系中观测到的 事件发生的时间为 t = t2 - t1。 由  t =t2 - t1 = ( t2  -t1  ) =   t' 而  > 1 ，即 t >  t       =  + = + ( ') ( ') 2 2 2 1 1 2 x c u t t x c u t t   静止的时钟走的最快。固有时间最短