《大学物理》课程PPT教学课件：第十八章 相对论（18.3）狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 Albert Einstein(1879-1955) 20世纪最伟大的物理学家,于 1905年和1915年先后创立了狭义相 对论和广义相对论,他于1905年提 出了光量子假设,为此他于1921年 获得诺贝尔物理学奖,他还在量子 理论方面具有很多的重要的贡献 爱因斯坦的哲学观念:自然 界应当是和谐而简单的 理论特色:出于简单而归于 深奥

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 爱因斯坦的哲学观念：自然 界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于 深奥. Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家, 于 1905年和1915年先后创立了狭义相 对论和广义相对论, 他于1905年提 出了光量子假设, 为此他于1921年 获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子 理论方面具有很多的重要的贡献

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 狭义相对论的基本原理 1)爱因斯坦相对性原理:物理定律在所有的 惯性系中都具有相同的表达形式 相对性原理是自然界的普遍规律. 所有的惯性参考系都是等价的 2)光速不变原理:真空中的光速是常量,它 与光源或观察者的运动无关,即不依赖于惯性系的 选择 关键概念:相对性和不变性 伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 一 狭义相对论的基本原理 1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的 惯性系中都具有相同的表达形式 . 2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它 与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的 选择. 关键概念：相对性和不变性 . 相对性原理是自然界的普遍规律. 所有的惯性参考系都是等价的 . 伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 和光速不变紧密联系在一起的是:在某一惯性系 中同时发生的两个事件,在相对于此惯性系运动的另 惯性系中观察,并不一定是同时发生的 单 厢 她面始 说明同时具有相对性,时间的量度是相对的

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 说明同时具有相对性，时间的量度是相对的 . 和光速不变紧密联系在一起的是：在某一惯性系 中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另 一惯性系中观察，并不一定是同时发生的

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 长度的测量是和同时性概念密切相关 洛伦兹变换式 设:t=t'=0时,O,O'重合;事件P的时空 坐标如图所示 x-vt P(x,y, z, t) v1-B 2=(x-) SS⑦ B=v6 71-B √1-B

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换   v c 2   1 1  二 洛伦兹变换式 z z' y' x x' y v  o o' s s' * (x' , y' ,z' ,t') P(x, y,z,t) ( ) 1 ' 2 x t x t x v v        y'  y z'  z ( ) 1 ' 2 2 2 x c t x c t t v v        设 ： 时， 重合 ; 事件 P 的时空 坐标如图所示 . t  t'  0 o, o' 长度的测量是和同时性概念密切相关

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 x'=r(x-ut) x=r(x+ut) 正变 逆 变 换 换 t=y(+-2x) P(x, y, z, t) 光速在任何惯性 S SHO( 系中均为同一常量, 利用它将时间测量与 距离测量联系起来

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 x'  (xvt) y '  y z'  z ' ( ) 2 x c t t v    正 变 换 x   (x'vt') y  y' z  z' ( ' ') 2 x c t t v    逆 变 换 光速在任何惯性 系中均为同一常量 ， 利用它将时间测量与 z 距离测量联系起来 . z' y' x x' y v  o o' s s' * (x' , y' ,z' ,t') P(x, y,z,t)

8-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 洛伦兹变换特点 1)x,t与x,t成线性关系,但比例系数y≠1. 2)时间不独立,t和X变换相互交叉. 3)<<C时,洛伦兹变换匚→伽利略变换 意义:基本的物理定律应该在洛伦兹变换下保 持不变.这种不变显示出物理定律对匀速直线运动 的对称性—相对论对称性

18 - 3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 1） 与 成线性关系，但比例系数 . 2） 时间不独立， 和 变换相互交叉. 3） 时，洛伦兹变换 伽利略变换。 x' ,t' x,t   1 t x v  c 洛伦兹变换特点 意义：基本的物理定律应该在洛伦兹变换下保 持不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动 的对称性 —— 相对论对称性