哈工大大学物理教案 狭义相对论基础.ppt

第七章狭义相对论基础 2005世界物理年 爱因斯坦奇迹年 爱因斯坦: Einstein “物理照耀世界” 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼 1905年的奇迹爱因斯坦(1879~1955) 6篇论文,在三个领域作出了四个有划时代意义的贡献。 (1)光量子论,提出光量子假说。 (2)分子动理论,三篇有关布朗运动的论文,为解决原子是 否存在的问题做出了突出贡献。 (3)创立狭义相对论,《论动体的电动力学》完整地提出 狭义相对性理论。引起了物理学基本概念的重大变革 开创了物理学的新世纪 (4)质能相当性,《物体的惯性同它所含的能量有吗?》 解释了放射性元素(如镭)所以能释放出大量能量的 原因。在理论上为原子能的释放和应用开辟道路 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: 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! 伽利略变换经典力学的相对性原理 伽利略变换 S S R=ut 坐标变换:P=F一R P r=r-ut x=x+ t y=y R 速度变换:回=一团加速度变换:=a 推导过程中默认了空间间隔、时间间隔与惯性参考 系的选择无关 伽利略变换经典力学的相对性原理 经典力学相对性原理 S F m a F=ma F F=ma 在牛顿力学中力与参考系无关,质量与运动无关。 力学的相 力学定律在一切惯性系都是相同 对性原理 的,并不存在一个比其他惯性系优越 的惯性系。 或牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变 41伽利略变换经典力学的相对性原理 如:动量守恒定律(以两质点碰撞为例) S m,0,+m,02=m,0o+m, D2o 利用伽利略变换 S m0r+m202=mBio +m252o 动量守恒定律在伽利略变换下形式不变 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 伽利略变换经典力学的相对性原理 经典时空观 1.时间,空间与物质的运动无关 2.时间与空间彼此无关 3.时间间隔,空间间隔的度量绝对不变 r=r-ut x=x+u t 由Jy=y t=t 时间间隔度量绝对不变 M=t2-t1=t2-t1=4 伽利略变换经典力学的相对性原理 空间间隔度量绝对不变 x2-x1=4x t2=t1(S系中必须同时测量长度两端) 牛顿的绝对时空观←→牛顿力学的相对性原理 实践已证明,绝对时空观是不正确的 伽利略变换经典力学的相对性原理 对于不同的惯性系,电磁现象基本规律的形 式是一样的吗? 真空中的光速c= 2998×10m/ 对于两个不同的惯 S 性参考系,光速满足伽 利略变换吗? c!=c士艺? 伽利略变换经典力学的相对性原理 思考:根据伽利略变换,考虑球被投出前后的瞬间, 球所发出的光波达到观察者所需要的时间 球投出前球投出 ∠t c+O MtMt应看到球先动后静止。(不符合事实) 说明光速与光源运动无关!(狭义相对论基本假设)