1-3节 狭义相对论地基本原理 洛伦兹变换式.ppt

14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 时间关系的推导过程见下页 时间关系 时间关系的推导过程； 二、时空变换关系 正变换 逆变换 伽利略变换 讨论 1、在洛伦兹变换中时间和空间密切相关，它们不再是相互独立的。 2. uc 变换无意义 速度有极限 3 洛伦兹速度变换式 正变换 逆变换 推导过程见下页 *洛仑兹速度变换式的推导 （1）正负号 分子和分母上一样 （2）分子和分母上 别的规律 由洛仑兹变换知 讨论 光速不变 如在S系中沿x方向发射一光信号,在S′系中观察: 光速在任何惯性系中均为同一常量，利用它可将时间测量与距离测量联系起来. 例：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行， 如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体 相对飞船速度为0.90c 。 问：从地面上看，物体速度多大？ s 解：选飞船参考系为S系 地面参考系为S系 第十四章 相对论 14-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 第十四章 相对论 物理学 第五版 第十四章 相对论 14-4 狭义相对论的时空观 物理学 第五版 第十四章 相对论 14-4 狭义相对论的时空观 物理学 第五版 第十四章 相对论 物理学 第五版 * 系相对于 系以匀速沿 轴运动，观察两参照系中同一事件的时空关系。 一、伽俐略变换和经典力学相对性原理 1、伽俐略变换 * 速度变换公式 * 加速度变换 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. * 2、经典力学的相对性原理（Newton Principle of relativity） 二 、经典力学的绝对时空观 根据伽利略变换，我们可得出牛顿的绝对时空观，也称之为经典时空观。 在S系内，米尺的长度为 在S’系内，米尺的长度为 利用伽利略变换式得 结论：空间任意两点之间的距离对于任何的惯性系而言都是相等的，与惯性系的选择或观察者的相对运动无关。即：长度是“绝对的”，或称之为“绝对空间”。 再有 时间也与惯性系的选择或观察者的相对运动无关 “绝对空间”、“绝对时间”和“绝对质量”这三个概念的总和构成了经典力学的所谓“绝对时空观”： 空间、时间和物质的质量与物质的运动无关而独立存在，空间永远是静止的、同一的，时间永远是均匀地流逝着的。 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 注 意 牛顿力学的相对性原理, 在宏观、低速的范围内,是与实验结果相一致的.但在高速运动情况下则不适用. 举例如下页所示： 对电磁现象的研究表明: 电磁现象所遵从的麦克斯韦方程组 不服从伽利略变换. 真空中的光速 试计算球被投出前后的瞬间，所发出的光波达到观察者所需时间. 球投出前 球投出后 (根据伽利略变换) 例 观察者先看到投出后的球， 后看到投出前的球. 结果: 球投出前 球投出后 (根据伽利略变换) l = 5000 光年 物质飞散速度 A B 公元1054年,人们发现天上出现了一颗“客星”,其耀眼的光芒,用肉眼在白天也看得见.史书记载它在天空中停留了22个月 ,产生了著名的金牛座蟹状星云 . 当一颗恒星在发生超新星爆发时, 它的外围物质向四面八方飞散, 即有些抛射物向着地球运动, 现研究超新星爆发过程中光线传播引起的疑问 . l = 5000 光年 物质飞散速度 A B A 点光线到达地球所需时间 B 点光线到达地球所需时间 l = 5000 光年 物质飞散速度 A B l = 5000 光年 物质飞散速度 A B 理论计算观察到超新星爆发的强光的时间持续约 .实际持续时间约为 22 个月, 这怎么解释 ? 14-2 迈克耳孙-莫雷实验 实验原理图 以太风 G T S 地球相对于以太速度：v 光在以太速度：c 光路1 光路2 光顺着以太风方向传播 光逆着以太风方向传播 往返一次所需时间： 光路（1） 光路（2） 光相对于地球的速度垂直于以太的方向。 往返一次需要时间 2 2 v - c 因为 由 两束光的光程差： 将仪器旋转90，光程差将变号，光程改变量为 引起的条纹移动： 零结果！ 光速： 所选光波长： 地球绕太阳的公转速度： 干涉仪臂长约： 迈克耳孙-莫雷实验测到以太漂移速度为零,对以太理论是一个沉重的打击,被人们称为是笼罩在19世纪物理学上空的一朵乌云. 爱因斯坦 20世纪最伟大的物理学家之一, 1905年、1915年先后创立狭义和广义相对论, 1905年提出了光量子假设, 1921年获得诺