第四章狭义相对论基础

课间休息第四章狭义相对论基础Zjupgw@爱因斯坦简介发展了量子理论创立了狭义相对论建立了广义相对论提问:关于相对论你已知道多少?Zjupgw@§4-1伽利略相对性原理经典力学的时空观研究的问题:

事件：某一时刻发生在某一空间位置的事。

在坐标系中:(x,y,z,t)两组时空坐标之间的关系称为坐标变换在两个惯性系中（实验室参考系S与运动参考系S'）考察同一物理事件1.伽利略相对性原理Zjupgw@两个参考系重合时，计时开始。伽利略相对性原理Zjupgw@事件：

t时刻，物体到达P点伽利略变换伽利略相对性原理Zjupgw@变换分量式速度变换正变换逆变换:伽利略相对性原理Zjupgw@加速度变换正在两个惯性系中伽利略相对性原理Zjupgw@问题:牛顿力学中力及质量与参考系有无关系?

答:力的相互作用是客观的，与参考系无关。质量的测量与运动无关。据伽利略变换伽利略相对性原理内容:宏观低速物体的力学规律在任何 惯性系中形式 相同.Zjupgw@（1）同时的绝对性在同一参照系中，在另一参照系中，两个事件也一定同时发生。同时与参考系选择无关。2.经典力学时空观Zjupgw@（2）时间间隔的测量是绝对的（3）长度测量的绝对性当杆的方向沿轴方向时，长度是杆的两端的坐标差，问两端点可以不同时测量吗？经典力学时空观Zjupgw@运动系中同时测运动系中不同时测S系，伽利略变换:经典力学时空观Zjupgw@(A)速度合成中的困难（1）如果抛球的速度大于光速，观察者O将看到：1、经典力学面临的困难§4-2狭义相对论基本原理洛仑兹坐标变换式Zjupgw@

（2）900多年前的一次非常著名超新星爆炸，前后历时22个月。其残骸形成金牛座中的蟹状星云。

若光速符合经典的速度合成律，则地面将持续25年可观察到超新星爆发所发出的强光。Zjupgw@(B)寻找“以太”的尝试

1861年Maxwell理论预言了电磁波的存在，并导出电磁波在真空中的传播速度c，却没有指明相对哪个参考系。人们认为，电磁波在“以太”中传播，在与“以太”静止的参照系中传播速度是c。

迈克尔逊-莫雷实验和它的零结果。

预期的干涉条纹改变量没有被观察到。表明“以太”不存在。Zjupgw@迈克尔逊和他的干涉仪Zjupgw@(D渐)电磁遣学定请律不己满足稀伽利灰略相蹈对性板原理(C爪)能量生来自何何方?Zj垃up稻gw@h薄z.妙cn（1）相揪对性跌原理惯只适查用于茂力学闲定律躬，不赵适用抽于电跑磁学陆定律仗→通刃过测扶光速竿便寻找伸绝对胜参考线系。（2）相禁对性骑原理忙应当愤适用医于电锋磁学驱定律信，伽象利略刑变换进若正艇确，宇则电磁甲学定锻律要戏修改。（3）相究对性孤原理临应当扔适用朴于电粮磁学蹈定律躲，电屿磁学骡定律代是正瓣确的摊，要修改素的是仁伽利丹略变躺换。解决先困难踢的几星种可孟能Zj哭up少gw@h监z.逗cn2.狭义枝相对现论的释基本裁原理（1）一切宁物理咐规律快在任崖何惯粒性系毫中形夜式相朝同——相对矛性原膝理（2）光在剑真空到中的废速度筐与发然射体拣的运斗动状妹态无跟关——光速贡不变答原理Zj守up若gw@h债z.架cn3洛仑找兹坐悟标变挽换问题宫：寻找对同咳一客川观事场件两个倘参考瓦系中坐标贴值之静间变抵换重合，且在此发出闪光。经一段时间光传到P点（事件）在约定的系统中，Zj反up挑gw@h率z.欣cn由客腥观事伴实是氏确定贴的：对应唯一的设洛仑斯兹变限换由光蜻速不技变原懒理：Zj下up耳gw@h纠z.类cn洛仑轨兹变船换利用将比较吨系数骂法，矿可确讽定系嚼数:Zj放up抬gw@h败z.看cn正变换洛仑摧兹变德换洛仑己兹坐枣标变换式Zj疏up贺gw@h饶z.稀cn令则正变掀换逆变或换洛仑脾兹变泛换Zj尼up孝gw@h丧z.观cn正变霞换讨论伽利多略变播换2)u«c,沃1变换患无意不义速度返有极尽限时间与均有关，为时空坐标；洛仑欺兹变肠换Zj区up钱gw@h无z.胸cn新理论购体系旧理论吵体系Zj共up待gw@h塞z.类cn例题4-东1甲乙闷两人牧所乘鹊飞行劈燕器沿X轴作缠相对挪运动着。甲差测得具两个内事件坚的时杨空坐咬标为x1=6104m，y1=z1=0，t1=210-4s；x2=1拦2104m，y2=z2=0，t2=110-4s，若乙默测得锹这两痒个事惊件同趋时发干生于t'时刻盟，问衫：（1）乙悟对于吼甲的悲运动此速度降是多屋少？（2）乙勾所测享得的什两个走事件市的空闪间间固隔是恐多少够？洛仑厌兹变燃换解：（1）黄设乙车对甲榆的速吊度为u，由洛谁仑兹便变换Zj殖up拢gw@h造z.柜cn可知,乙所若测得丈的时添间间脑隔:按题意，,代入数据，有