狹義相對(duì)論的基本原理課件

第十八章相對(duì)論18-1伽利略變換關(guān)系牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀18-2邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)18-3狹義相對(duì)論的基本原理洛倫茲變換第18-1講第十八章相對(duì)論18-1伽利略變換關(guān)系牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀1一伽利略變換式經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理18-1伽利略變換關(guān)系牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀二經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀一以太假設(shè)18-2邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)二邁克爾孫－莫雷實(shí)驗(yàn)18-3狹義相對(duì)論的基本原理洛倫茲變換式一狹義相對(duì)論的基本原理二洛倫茲變換式一伽利略變換式經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理18-1伽利略變換218-1伽利略變換關(guān)系牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀伽利略變換當(dāng)t=t’=0時(shí),O與O’重合位置坐標(biāo)變換公式經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為：1）空間的量度是絕對(duì)的，與參考系無關(guān)；2）時(shí)間的量度也是絕對(duì)的，與參考系無關(guān).OO’V.P(x,y,z,t)(x’y’z’t’)x’x18-1伽利略變換關(guān)系牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀伽利略變換當(dāng)t=t3加速度變換公式伽利略速度變換OO’V.P(x,y,z,t)(x’y’z’t’)x’x加速度變換公式伽利略速度變換OO’V.P(x,y,z,t)x4相對(duì)于不同的參考系,長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果是一樣的嗎?絕對(duì)時(shí)空概念：時(shí)間和空間的量度和參考系無關(guān),長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是絕對(duì)的.牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理二經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀注意牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理，在宏觀、低速的范圍內(nèi)，是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的.實(shí)踐已證明,絕對(duì)時(shí)空觀是不正確的.相對(duì)于不同的參考系,長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果5對(duì)于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形式是一樣的嗎？真空中的光速對(duì)于兩個(gè)不同的慣性參考系,光速滿足伽利略變換嗎？對(duì)于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形式是一6球投出前結(jié)果:觀察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.試計(jì)算球被投出前后的瞬間，球所發(fā)出的光波達(dá)到觀察者所需要的時(shí)間.(根據(jù)伽利略變換)球投出后球投出前結(jié)果:觀察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.7

900多年前（公元1054年5月）一次著名的超新星爆發(fā)，這次爆發(fā)的殘骸形成了著名的金牛星座的蟹狀星云。北宋天文學(xué)家記載從公元1054年~1056年均能用肉眼觀察,特別是開始的23天,白天也能看見.物質(zhì)飛散速度l=5000光年AB

當(dāng)一顆恒星在發(fā)生超新星爆發(fā)時(shí),它的外圍物質(zhì)向四面八方飛散,即有些拋射物向著地球運(yùn)動(dòng),現(xiàn)研究超新星爆發(fā)過程中光線傳播引起的疑問.900多年前（公元1054年5月）一次著8超新星爆炸的遺跡.距離約35000光年。一顆巨大的恒星在燃燒了數(shù)百萬(wàn)年后坍縮崩潰成了一個(gè)黑洞，黑洞在吸進(jìn)周圍氣體的同時(shí)，還將外層的一些物質(zhì)，包括鐵、鎳離子和氣體拋射出去。當(dāng)這些噴氣撞擊包圍恒星的稠密氣體時(shí)，發(fā)出光芒來。這些氣體的溫度高達(dá)1500萬(wàn)度。超新星爆炸的遺跡.距離約35000光年。一顆巨大的恒星在9l=5000光年物質(zhì)飛散速度ABA

點(diǎn)光線到達(dá)地球所需時(shí)間B

點(diǎn)光線到達(dá)地球所需時(shí)間l=5000光年物質(zhì)飛散速度ABA點(diǎn)光線到達(dá)地球所10實(shí)際持續(xù)時(shí)間約為22個(gè)月,這怎么解釋?理論計(jì)算觀察到超新性爆發(fā)的強(qiáng)光的時(shí)間持續(xù)約實(shí)際持續(xù)時(shí)間約為22個(gè)月,這怎么解釋?理論計(jì)算觀察1118-2邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)為了測(cè)量地球相對(duì)于“以太”的運(yùn)動(dòng),1881年邁克爾孫用他自制的干涉儀進(jìn)行測(cè)量,沒有結(jié)果.1887年他與莫雷以更高的精度重新做了此類實(shí)驗(yàn),仍得到零結(jié)果,即未觀測(cè)到地球相對(duì)“以太”的運(yùn)動(dòng).18-2邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)為了測(cè)量地球相對(duì)12GM1M2TG

M1

GG

M2

GG

M2M2

GM2M1GT設(shè)“以太”參考系為S系，實(shí)驗(yàn)室為系（從系看）GM1M2TGM1GG13

人們?yōu)榫S護(hù)“以太”觀念作了種種努力，提出了各種理論，但這些理論或與天文觀察，或與其它的實(shí)驗(yàn)相矛盾，最后均以失敗告終.儀器可測(cè)量精度

實(shí)驗(yàn)結(jié)果未觀察到地球相對(duì)于“以太”的運(yùn)動(dòng).人們?yōu)榫S護(hù)“以太”觀念作了種種努力，提出1418-3狹義相對(duì)論的基本原理兩條基本原理相對(duì)性原理

光速不變?cè)砗吐鍋銎澴儞Q一狹義相對(duì)論的18-3狹義相對(duì)論的基本原理兩條基本原理相對(duì)性原理光速不15

1）相對(duì)性原理：物理定律在所有的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式.2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑偈浅Ａ?不依賴于慣和光速不變緊密聯(lián)系在一起的是：長(zhǎng)度是相對(duì)的;時(shí)間是相對(duì)的;同時(shí)性是相對(duì)的性系的選擇.1）相對(duì)性原理：物理定律在所有的慣性系中都具有相同的表16說明同時(shí)具有相對(duì)性，時(shí)間的量度是相對(duì)的.說明同時(shí)具有相對(duì)性，時(shí)間的量度是相對(duì)的.17二洛倫茲變換式設(shè)時(shí)，重合;事件P的時(shí)空坐標(biāo)OO’V.P(x,y,z,t)(x’y’z’t’)x’x二洛倫茲變換式設(shè)時(shí)，重合;事件P18逆變換1）x,t不獨(dú)立，x和t變換相互交叉.2）時(shí)，洛倫茲變換伽利略變換。洛倫茲變換特點(diǎn)逆變換1）x,t不獨(dú)立，x和t變換相互交叉.洛倫茲變換19逆變換的矩陣形式意義：基本的物理定律應(yīng)該在洛倫茲變換下保持不變.這種不變顯示出物理定律對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性——相對(duì)論對(duì)稱性.逆變換的矩陣形式意義：基本的物理定律應(yīng)該在洛倫茲變換下保持不20①x

，t

與x，t成線性關(guān)系，但比