电动力学课件-狭义相对论.pptVIP

山东大学物理学院 宗福建 * 狭义相对论 相对论的实验基础： 在总结新的实验事实之后，爱因斯坦（Einstein）提出了两条相对论的基本假设： （1）相对性原理 所有惯性参考系都是等价的。物理规律对于所有惯性参考系都可以表为相同的形式。也就是不论通过力学现象，还是电磁现象，或其他现象，都无法觉察出所处参考系的任何“绝对运动”。相对性原理是被大量事实所精确检验过的物理学基本原理。 （2）光速不变原理 真空中的光速相对于任何惯性系沿任意方向恒为c，并与光源运动无关。 * 狭义相对论 洛伦兹变换： * 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： 1、洛伦兹变换下间隔不变性 S2=c2t2-x2-y2-z2=c2t2-r2 事件P相对与事件O的时空关系可作如下的绝对分类： （1）类光间隔 s2=0， （2）类时间隔 s20， （a）绝对未来，即P在O的上半光锥内； （b）绝对过去，即P在O的下半光锥内； （3）类空间隔s20，P与O绝对异地。 * 类时间隔，绝对未来 类光间隔 类空间隔 类时间隔，绝对过去 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： * 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： 2. 因果律和相互作用的最大传播速度 若事件P在O上半光锥内（包括锥面），则对任何惯性系P保持在O得上半光锥内，即P为O的绝对未来。这种间隔的特点是P与O可用光波或低于光速的作用相联系。因此，如果不存在超光速的相互作用，这样O与P的先后次序在各参考系中相同，因而因果关系是绝对的。 * 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： 3. 同时相对性 具有类空间隔的两事件，由于不可能发生因果关系，其事件次序的先后或者同时，都没有绝对意义，因不同参考系而不同。 在不同地点同时发生的两事件不可能有因果关系，因此同时概念必然是相对的。 若两事件对Σ同时，即t2 =t1，则一般而言，t2≠ t1，即对Σ不同时。 * 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： 4. 运动尺度的缩短 5. 运动时钟的延缓 * 狭义相对论 § 6.2 相对论时空观 ： 6. 速度变换公式 * 上一讲习题解答 3. 静止长度为l0的车厢，以速度v相对于地面运行，车厢的后壁以速度u0向前推出一个小球，求地面观察者看到小球从后壁到前壁的运动时间。 * 上一讲习题解答 [解法1]：选取坐标如图 * 上一讲习题解答 [解法1]： 山东大学物理学院 宗福建 * 上一讲习题解答 [解法1]： * 上一讲习题解答 * 本讲主要内容 1、普遍的洛伦兹变换 2、普遍的洛伦兹速度变换 3、测量与看见 4、例题：高速火车 * 普遍的洛伦兹变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹速度变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹速度变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹速度变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 普遍的洛伦兹速度变换 Σ’坐标系相对于Σ坐标系的运动速度为v， 并且t=t’=0 时， Σ’ 与Σ两坐标系的原点重合。 * 测量与看见 * 测量与看见 * 测量与看见 在Σ系上相距为l的两点上有对准了的时钟C1和C2，在Σ系上观察以速度υ运动的时钟C’。设当C’经过C1时，各钟都指着时刻0。当C’经过 C2时，Σ系上的钟都指着时刻l/υ，但Σ上看到C’指着τ l/υ 。由于τ为固有时， 有 τ l/υ说明在Σ系上看到运动时钟C’变慢。 C1、C2和C’处的观察者看到的结果如何？ * 测量与看见 C1处的观察者看到的结果: t=0时，C1与C’ 相遇， C1与C’ 都指0 （看到此时C2指向-l/c）。 t=l/v时， C2与C’ 相遇，但是C1处的观察者暂时还看不到。 t=l/v+l/c时， C1处的观察者看到C2与C’ 相遇，（看到此时C2指向l/v，C