2021-2022学年高二物理竞赛课件：狭义相对论的基本原理_第1页
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1、狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理一.狭义相对论原理:1905爱因斯坦以假设的形式提出1.相对性原理:一切物理现象的规律在各个惯性系中均可以表示为相同的形式.惯性系是等价的.2.光速不变原理:真空中的光速在任意惯性系中沿各个方向均为c,与光源运动无关.说明：它否定了经典速度公式，即否定伽利略变换。 光的速度大小与参照系无关，但方向在不同参照系中可以不同。光速数值不变，则不同参照系中时间、空间、尺度关系不同。 狭义相对论原理与经典时空的不同:AB观察A、B同时接收到光信号观察A先接收到光信号、B后接收到光信号经典时空观认为:A,B同时接收到信号观察者:是指处于事件发生地点的校准的时钟和尺子

2、来测量,而不是在某处的人用”眼”看. 时空的基本性质:a.空间各向同性:即各个方向是等效的,与坐标系取向选择无关, 不存在特殊方向.b.时空均匀性:同参照系中空间间隔(即二事件发生地间距离)与 坐标位置无关,时间间隔与时空位置无关.二.间隔不变性:1.事件:在一定地点,一定时刻发生.P(x,y,z,t)2.间隔不变性:(1)间隔不变性是光速不变性的数学表述,二事件间隔不随参考系变化而变化是绝对的.(2)若两事件在同一地点相继发生:若两事件在同时异地发生:可见间隔把时间距离统一起来.(3)若二事件用光信号联系(例如发射光信号与接收光信号);s2=0.(1)类时区域(类时间隔):按照二事件间隔将相

3、对论时空划分为三个区域.二事件可用小于光速的信号联系,信号速度(2)类空区域： ，这种讯号不存在(3)类光区域：类空类空类时类时相对论实验基础麦克耳孙莫雷实验:寻找Maxwell方程成立的特殊参照系”以太”实验假设：（1）假定电磁场方程在绝对惯性系中严格成立（地球上认为近似成立）。（2）在“以太”中光速各向同性，且恒等于c，而在其它参照系中，光速非各向同性（由伽利略变换可知）。（3）假定太阳与以太固连，地球相对于以太的速度就应当是地球绕太阳的运动速度。光沿MM1M的传播时间： 光沿MM2M的传播时间： 光程差为： 仪器转动900后： 由于光程差不同，旋转后干涉条纹应当移动。移动个数麦莫1887年实验时用 钠黄光,若认为地球相对以太速度为地球相对太阳速度则实验精度为0.01个。2,高速运动粒子辐射出的光子速度为c3.横向Doppler效应4,

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