第十六章相对论1.ppt

基本假设： * * t=t ?=0时，O与O’重合 t时刻，物体到达P点 P 第十六章 狭义相对论（special relativity) 一、牛顿力学的相对性原理和伽利略变换 研究的问题: 在两个惯性系中考察同一物理事件 1、伽利略变换 (Galilean transformation) 实验室参考系 运动参考系 P 正变换 逆变换 (1)同一长度由不同惯性系所测定的量值是相同的 （即空间的量度是绝对的） (2)同一段时间由不同惯性系所测定的量值是相等的 （即时间的量度是绝对的） 牛顿力学的绝对时空：长度和时间的测量与参照系无关 2、伽利略速度变换公式： 3、力学的相对性原理 宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同 相互作用是客观的，分析力与参考系无关。质量的测量与运动无关。 二、爱因斯坦（Einstein）的相对性原理和光速不变原理 牛顿力学的困难： 1) 电磁场方程组不服从伽利略变换 2) 光速C 迈克耳逊—莫雷实验的0结果 3) 高速运动的粒子 1）相对性原理 ——一切物理规律在任何惯性系中形式相同 2）光速不变原理 ——光在真空中的速度与发射体的运动状态无关 例 你在三种情况下接一个掷过来的棒球: (1)投掷者相对于你静止; (2)投掷者以v的速率向着你运动; (3)投掷者以v的速率离开你; 棒球相对于你的速率是否相同? 实验装置： 在火车上： 分别放置信号接收器 发一光信号 中点 放置光信号发生器 事件1： 接收到闪光 事件2： 接收到闪光 研究的问题： 两事件发生的时间间隔 在S、S’系中是否相同？ 理想实验1、同时的相对性 M’处闪光，光速为c A’、B’同时接收到光信号 事件1、事件2 同时发生。 随S’运动， 事件1、事件2 不同时发生。 事件1先发生 A’迎着光，比B’早接收到光 M’处闪光，光速也为c 同时的相对性是光速不变原理的直接结果 早发生 运动钟变慢? · S?中：光信号源(在o?处)； 反射镜M(高 h)；一只钟。 S中：有一套“同步”的钟 (各时刻指示均相同)。 ·S ?中的钟与S中o处的钟“对准” (仅开始时指示相同) o 光信号 v 0:00 * x? x o ? h M y y? M v h y y? u?t 2:00 3:00 3:00 3:00 o? x? x o l h v M y? y 0:00 0:00 0:00 ? t = ? t ? 1 - v2 c2 ? S ?中：信号发出?反射?回到信号源处用时: ?t ? = 2h/c v?t 2:00 3:00 3:00 3:00 o? x? x o l h v M y? y S中：信号走一折线长2l 理想实验2、长度缩短 长度两端的坐标必须同时测 x x′ A′ B′ A?B?固定在x? 轴上，长度为l0 。求K系中的长度 l。 K 系：l = xB -xA tA=tB K?系：t?B t?A v 长度缩短，相对静止时测得的长度最长。 B与B?先重合，再A与A ?重合，因而当测A时，B已移动了一段距离，所以 xB xB xA y y? t1时刻 v A? B? x? o o? x1(路标) x y y? t2时刻 v o o? x1 l x2 x A? B? x? S中看，事件1：B? 过x1处 (t1时刻) 事件2：A? 过x1处 (t2时刻), 此时B? 在x2 l = x2 - x1 ——原时 y y? t1时刻 v A? B? x? o o? x1(路标)