3-3 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换`.pptVIP

* 第3章 相对论 3.3 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 * 爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥. Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 . 3.3.1　狭义相对论的两条基本原理 1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式 . 2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择. 关键概念：相对性和不变性 . 相对性原理是自然界的普遍规律. 所有的惯性参考系都是等价的 . 伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符 . 说明同时具有相对性，时间的量度是相对的 . 和光速不变紧密联系在一起的是：在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并不一定是同时发生的 . 3.3.2　洛伦兹变换式 * 设 ： 时， 重合 ; 事件 P 的时空坐标如图所示 . 长度的测量是和同时性概念密切相关. 正变换 逆 变 换 光速在任何惯性 系中均为同一常量 ， 利用它将时间测量与 距离测量联系起来 . * 洛伦兹变换特点 意义：基本的物理定律应该在洛伦兹变换下保 持不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动 的对称性 —— 相对论对称性 . 1） 与 成线性关系，但比例系数 . 2） 时间不独立， 和 变换相互交叉. 3） 时，洛伦兹变换 伽利略变换。 4） 只有当uc 时，洛仑兹变换才有意义，即存在极限速率 ，一切实物的运动速率均小于 。 3.3.4 洛伦兹速度变换式： 逆变换： 例3-1有一辆火车以速度u相对地面作匀速直线运动.在火车上向前和向后射出两道光，求光相对地面的速度. 光向前的速度 光向后的速度 这正是光速不变原理所要求的. 解　以地面为S系，火车为S′系，则光相对车向前的速度为 ，向后的速度 ，则得