相对论一代罗氏转化.ppt

第六章 狭义相对论; 到十九世纪末期，物理学各个分支的发展都已日臻完善，并不断取得新的成就。 　　首先在牛顿力学基础上，哈密顿和拉格朗日等人建立起来的分析力学，几乎达到无懈可击的地步，特别是十九世纪中期，海王星的发现充分表明了牛顿力学是完美无缺的。 　　其次，通过克劳修斯、玻耳兹曼和吉布斯等人的巨大努力，建立了体系完整而又严密的热力学和统计力学，并且应用越来越广泛。; 由安培、法拉第和麦克斯韦等人对电磁现象进行的深入而系统的研究，为电动力学奠定了坚实的基础，特别是由麦克斯韦的电磁场方程组预言了电磁波的存在，随即被赫兹的实验所证实。后来又把牛顿、惠更斯和菲涅耳所建立的光学也纳入了电动力学的范畴，更是一项辉煌的成就。;　　对物理学各方面都做出过重要贡献的权威人物开尔文在一篇于1900年发表的瞻望二十世纪物理???发展的文章中也说：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只需要做一些零星的修补工作就行了”，不过接着又指出：“但是在物理晴朗天空的远处，还有两朵小小令人不安的乌云”，即运用当时的物理学理论所无法正确解释的两个实验现象：一个是热辐射现象中的紫外灾难；另一个是否定绝对时空观的迈克尔逊--莫雷实验。 　　正是这两朵小小的乌云，冲破了经典物理学的束缚，打消了当时绝大多数物理学家的盲目乐观情绪，为后来建立近代物理学的理论基础作出了贡献。; 事实上还有第三朵小小的乌云，这就是放射性现象的发现，它有力地表明了原子不是构成物质的基本单元，原子也是可以分割的。;内容： ;教学基本要求;◆ 重点：　　狭义相对论的两条基本原理 洛仑兹变换 狭义相对论时空观： （“同时”的相对性、长度收缩、时间延缓） 质速关系，质能关系，能量与动量关系 ◆ 难点：　　洛伦兹变换；狭义相对论中同时的相对性、 长度收缩、时间延缓的概念及相关计算。;6.1 力学相对性原理 伽利略变换;　　力学是研究物体运动的。物体的运动就是它的位置随时间的变化。为了定量研究这种变化，必须选定参考系，而力学概念，如速度、加速度等，以及力学规律都是对一定的参考系才有意义。在处理实际问题时，视问题的方便，可以选用不同的参考系。相对于任一参考系分析研究物体的运动时，都要应用基本力学定律。这里就出现了这样的问题，对于不同的参考系，基本力学的形式是完全一样吗？ 　　运动既然是物体位置随时间的变化，那么，无论是运动的描述或是运动定律的说明，都离不开长度和时间的测量。因此，和上述问题密切联系而又更根本的问题是：相对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是一样的吗？; 一、伽利略变换式 经典力学的相对性原理;　 例如，在匀速直线运动的轮船内的旅客，如果排除船的颠簸，则在封闭船仓内的人无法判断船是作匀速直线运动，还是静止。这时，竖直向上抛掷一件东西，仍将落回原处，尽管物体在上抛过程中船又向前行驶了一段距离；向船首或船尾跳跃同样距离所需要花的力气完全相同。 伽里略相对性原理 . swf;　　从数学上看，力学相对性原理要求：牛顿运动定律以及力学的其它基本定律从一个惯性系转换到另一个惯性系时，数学形式应保持不变。;伽利略变换;位置坐标变换公式;加速度变换公式;　　在两相互作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律具有相同的形式。;*任何力学规律在惯性系下都具有相同的形式。; 相对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是一样的吗?;1）同时性是绝对的。;长度 = 在与长度方向平行的坐标轴上， 物体两端坐标值之差。;2）空间间隔（距离）是绝对的。;　　同时性、时间间隔和空间距离都是绝对的，与参考系的选择无关。而且，时间和空间是彼此独立的、互不相关的，且独立于物质和运动之外。 　　这就是经典力学的时空观，也称绝对时空观。; 对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式是一样的吗 ？;球投出前;金牛座蟹状星云;l = 5000 光年;实际持续时间约为 22 个月，这怎么解释？;6.2 狭义相对论产生的 实验基础和历史条件;　　在牛顿等人对力学进行深入研究之后，人们对其它物理现象，如光和电磁现象的研究也逐步深入。　 　　十九世纪中叶，已经形成了比较完整的电磁理论——麦克斯韦理论。它预言电磁波的存在，而且也为实验所证实。 　　在分析与物体运动有关的电磁现象时，也发现有符合相对性原理的实例。例如在电磁感应现象中，只是磁体和线圈的相对运动决定线圈内产生的感应电动势。即无论以磁体为参考系还是以线圈为参考系，感应电动势都相同。这说明电磁现象在相对做匀速直线运动的不同惯性系中的规律相同。;是