电动力学课件6-1狭义相对论.ppt

相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句: 狭义相对论的重点与难点 本章难点： 1、同时的相对性、时钟延缓效应的相对性； 2、相对论四维形式的理解； 3、电动力学相对论不变性的导出过程。* 关于长度和时间的测量 ? 在每个惯性系放一个时钟和一把尺子，钟和尺与参照系无关，与内部结构无关，与运动无关。 3、伽氏变换下麦氏方程等可变性的三种看法 * * 授课单位： 物理与电子信息学院 第 六 章 Special relativity 电动力学 2005 世界物理年 纪念爱因斯坦狭义相对论诞生100周年与爱因斯坦逝世50周年。 让物理走近大众，让世界拥抱物理 主要内容： A.爱因斯坦 —— 20世纪最伟大的物理学家。1879年3月14日生于德国乌耳姆，1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。1905年，爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹—— 建立了狭义相对论，推动了整个物理学理论的革命。1955年4月19日在美国逝世。 相对论的基本原理 洛伦兹变换 相对论的四维形式 相对论的时空理论 相对论力学 相对论的实验基础 机动 目录 上页 下页 返回 结束 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。 后人续写道: 上帝说完多少年之后， 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。 机动 目录 上页 下页 返回 结束 1905年，除去博士论文外，爱因斯坦连续发表了4篇重要论文，其中任何一篇，都够得上拿诺贝尔奖。3月，发表了解释光电效应的论文，提出光子说；5月，发表关于布朗运动的论文，间接证明了分子的存在；6月，发表“论运动媒质的电动力学”的论文，提出了狭义相对论；9月发表了有关质能关系式的论文，指出能量等于质量乘光速的平方E = mc2 。 本章重点： 1、深刻理解经典时空理论和迈克尔逊实验； 2、熟记狭义相对论基本原理、洛仑兹变换； 3、理解同时的相对性和尺缩、钟慢效应，能够 熟练利用洛仑兹速度变换解决具体问题； 4、了解相对论四维形式和四维协变量； 5、掌握相对论力学的基本理论并解决实际问题。 机动 目录 上页 下页 返回 结束 §1 历史背景及重要实验基础 《引言》 牛顿力学 麦克斯韦电磁场理论 热力学与经典统计理论 ? 19世纪后期，经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。 两朵乌云： ? 迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验 ? 黑体辐射实验 ? 近代物理不是对经典理论的简单否定 ? 近代物理不是经典理论的补充，而是全新的理论 狭义相对论 量子力学 ? 近代物理学的两大支柱，逐步建立了新的物理理论。 机动 目录 上页 下页 返回 结束 正变换 —— 在两个惯性系中分析描述同一物理事件(event) 一、伽利略变换 O Z X Y O Z (X) Y v P (x, y, z) ? 在t ＝ t 时刻，物体运动到P 点 在t ＝0 时刻，物体在O 点, 系重合 机动 目录 上页 下页 返回 结束 Z 运动长度的测量：在同一时间去测量物体的两端。 t1= t2 l = x2- x1 X O Y (x1 t1 ) (x2 t2 ) Y v X 机动 目录 上页 下页 返回 结束 逆变换 伽利略坐标变换式 伽利略速度变换式 伽利略加速度变换式 牛顿定律不变性 结论：在一切惯性系中，经典力学中的时空是绝对的 —— 绝对时空观 ? 时间是绝对的 ? 空间是绝对的 ? 时空相互分离 机动 目录 上页 下页 返回 结束 二 力学相对性原理 (Galilean Principle of Relativity) ⑵ 一切惯性系都是等价的，不存在特殊的惯性系。 (1)在一切相对作匀速运动惯性系中牛顿力学定律具有相同形式； 不能在一个参照系内部做实验来确定该参照系相对另一系的速度。 三 经典时空理论的局限性 1、光速可变并与光源运动相关 X O Y Y v X O’ 在 系光速各向同性 系光速各向异性 光沿 系Y轴传播的速度 光沿 系X轴传播的速度 击前瞬间 击后瞬间 先出球，后击球 ----先后颠倒 举一例：光速与光源运动速度相关出现的矛盾 光传到乙的时间： 光传到乙的时间： 2、麦氏方程不满足伽氏变换 机动 目