高等教育出版社：《物理学教程》教材电子教案（PPT课件，马文蔚第四版）第十八章 相对论 18-3 狭义相对论的基本原理、洛伦兹变换

18-3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

18-3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

18-3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 一惯性系中观察，并不一定是同时发生的. 车厢 业面 新始 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

18-3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， 二 洛伦兹变换式 设：t=t'=0时，0,0'重合；事件P的时空 坐标如图所示 X-Ut 1 P(x,y,z,t) *(x,y,2,t) V1-B2 =Y(x-t) = y x x z' Z B=vc V1-B2 =t-。2) y=1/V1-B2

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

18-3狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 第十八章相对论 x'=y(x-ut) x=y(x'+ut') 正变换 y'= z'= 逆变换 =y' 2=z' t'=y(t c2以 t= y(t'+ x') P(x,y,z,t) 光速在任何惯性 S *(x,y,2,t) 系中均为同一常量， x 利用它将时间测量与 x 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)

18-3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)1 )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