university物理5-1相对论.ppt

相对论的诞生前夜遇到的困难 1. 电磁场理论建立后呈现的新局面 爱因斯坦的选择 问题：在S’系有个长为L的尺，在S系用L/gamma的尺量刚刚好，然后这个L/gamma的尺在S‘系的长度为L/gamma^2。为什么不是L了? 第5章 狭义相对论 (6学时） Special Theory of Relativity The year 2005 was chosen as the World Year of Physics because it marked the 100th anniversary of Albert Einstein’s “miraculous year” in which he published three important papers describing ideas that have since influenced all of modern physics. Put your hand on a hot stove for a minute, and it seems like an hour. Sit with a pretty girl for an hour, and it seems like a minute. Thats relativity. -Einstein 作业：下周一交到5T8 第5章 狭义相对论 Special Relativity 第1节 伽利略变换 第2节 狭义相对论基本假设 第3节 狭义相对论的时空观 第4节 洛仑兹变换 第5节 狭义相对论动力学简介 * 相对论是爱因斯坦创立的关于时间、空间和物质三者之间的一个理论，可分为狭义相对论和广义相对论。相对论的创建是二十世纪物理学最伟大的成就之一。 本章重点介绍狭义相对论的基本原理。 1905年爱因斯坦创立的狭义相对论是 基于惯性参考系的 时间、空间和运动相互关系的理论(平直时空中的时空理论)。 1915年爱因斯坦又将狭义相对论原理向非惯性系进行推广， 建立了广义相对论，进一步揭示了时间、空间和物质分布之间 的关系 (弯曲时空中的时空理论) 。 * 学习本章的正确态度 1) 超越自我认识的局限 2) 自觉摆脱经验的束缚 ---以事实为依据 牛顿的相对性原理 狭义相对性原理 广义相对性原理 适用范围 惯性系 宏观低速 惯性系 所有参考系 逐渐深化的过程 * 第1节 伽利略变换 任意 t 时刻 o x y y v o S′ x x′ vt S 坐标变换 速度变换 ( 经典的速度叠加原理 ) (v 恒定) Galilean Transformations 设 S 与S?重合时，设定t0= t0=0 ? 再求导 * 经典力学认为：一切惯性系中的力学规律都是相同的——力学相对性原理 (伽利略相对性原理) 所有物理规律是否在伽利略变换下保持不变？ o x y y v o S′ x x′ vt S (v 恒定) m1 m2 * 伽利略变换反映了牛顿力学的时空观 伽利略变换的另一形式为 时间间隔的测量与参照系无关 对于空间中任意两点间的距离,在两个参考系 中的测量值分别是 空间间隔的测量与参照系无关 * 牛顿的时空观：时间的量度和空间的量度都与参 考系无关，时间和空间无关，时 间、空间与物质的运动无关。 “绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无 关，而永远是相同的和不动的。” “绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着”。 牛顿认为： * 1865年麦克斯韦建立了描述电磁现象的麦克斯韦方程组，它的 一个重要推论是存在电磁波。真空中电磁波满足的波动方程为 式中c是真空中的电磁波传播速度， 电磁波在真空中沿各方向的传播速度都等于光速 按伽利略的速度迭加 c = c ±v 相矛盾! * 2、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。 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、以太实验的0结果 按照经典物理学理论，光乃至一切电磁波必须借助静止的以太来传播。地球的公转产生相对于以太的运动，因而在地球上两个垂直的方向上，光通过同一距离的时间应当不同，这一差异在迈克尔逊干涉仪上应产生0.04个干干涉条纹移动。1881年，迈克耳孙在实验中未观察到这种条纹移