第五章狭义相对论基础

specialrelativity第五章狭义相对论基础§1伽利略变换§2迈克耳逊-莫雷实验§3狭义相对论的基本假设§4洛仑兹变换§5时间膨胀长度缩短§6狭义相对论动力学基础0在两个惯性系中考察同一物理事件一.伽利略变换（Galileantransformation）设惯性系S和相对S运动的惯性系t时刻，物体到达P点§1力学相对性原理和伽利略变换上页下页退出返回1正变换逆变换伽利略坐标变换(t=t′=0时，O和O′重合）上页下页退出返回2速度变换与加速度变换正逆两个都是惯性系是恒量在两个惯性系中上页下页退出返回3二.牛顿的相对性原理

NewtonPrincipleofrelativity在牛顿力学中力与参考系无关质量与运动无关宏观低速物体的力学规律，在任何惯性系中形式相同或牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变或牛顿力学规律是伽利略不变式如：动量守恒定律上页下页退出返回4如：动量守恒定律三.经典力学的时空观(绝对时空观）经典力学的时空观：时间、长度和质量都与参照系的相对运动无关。上页下页退出返回（时间与坐标系无关）（空间两点的距离与坐标系无关）5§2迈克耳逊-莫雷实验2211S半透半反膜M2M1G1G2E2211S半透半反膜M2M1G1G2E绝对参照系光速c光速c′=c-u上页下页退出返回且M1和M2相互垂直6一.伽利略变换的困难1)电磁场方程组不服从伽利略变换2)光速C迈克耳逊-莫雷的0结果3)高速运动的粒子§3狭义相对论的基本假设二.爱因斯坦的狭义相对论基本假设1.物理规律在一切惯性系中都具有相同的数学表达式

---相对性原理2.在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性系中，所测得的光在真空中的速度都是相等的——光速不变原理上页下页退出返回7①Einstein

的相对性理论是Newton理论的发展讨论一切物理规律力学规律②光速不变与伽利略变换与伽利略的速度相加原理针锋相对③观念上的变革牛顿力学时间标度长度标度质量的测量与参考系无关速度与参考系有关(相对性)狭义相对论力学长度时间质量与参考系有关光速不变(相对性)上页下页退出返回8§４洛仑兹变换

Lorentztransformation同时发出闪光经一段时间光传到P点一.洛仑兹变换的导出寻找重合两个参考系中相应的坐标值之间的关系上页下页退出返回9由光速不变原理：有上页下页退出返回10由客观事实是确定的：与下面的任务是根据上述四式利用比较系数法确定系数的关系是上页下页退出返回11二.结果坐标变换式正变换上页下页退出返回12令则正变换逆变换上页下页退出返回13正变换①与时空坐标伽利略变换发展②<<讨论变换无意义速度有极限③>上页下页退出返回14一.迷长度缓收缩le如ng评th眼co稠nt佛ra刻ct栋io征n对运厚动长从度的凯测量极问题怎么亏测？同时鲜测1.埋原长棒静辛止时盼测得桑的它睛的长米度也称区静长棒静止在系中静长§5爪长林度缩颂短值时谅间膨利胀上页下页退出返回15棒静止在系中静长棒以乱极高痒的速哭度相城对S系运裤动S系测汪得棒碰的长倦度值绕是什当么呢窜？事件泡1：册测棒籍的左长端事件交2：土测棒错的右受端同时测的条件是必要的相应的时空坐标上页下页退出返回16事件医1：没测棒挑的左蓬端事件罢2：亭测棒任的右绞端2.子原长致最长由洛糠仑兹踩变换上页下页退出返回17①相对纱效应②在低毫速下伽利肠略变吵换③同炸时性障的相西对性揉的直业接结除果讨论上页下页退出返回18例2贱：一款固有北长度小的飞芦船L0=9脂0精m，沿船紧长方瞧向相收对地带球以v=0聚.8释0c的速淘度在曾一观杀测站隐的上驶空飞榴过，船该站冲测的聪飞船掉长度眉及船旗身通贱过观表测站哭的时期间间钩隔各谊是多木少？缝船中博宇航杀员测需前述陆时间衬间隔查又是肤多少左？上页下页退出返回19二.汽时间浮膨胀ti把me慈d挺il旗at达io芒n运动染时钟姥变慢1.锯原时Pr酒op持er老ti保me在某繁一参德考系叉中(荒相对章于过伤程发坦生的荒地点朽静止四的参靠考系北），滴同一学地点山先后演发生百的两抢个事漆件的心时间僻间隔壶叫原伙时。考察中两事泼件发喝生在从同一悦地点原时上页下页退出返回202.蒜原时北最短豪时芒间膨石胀两地梢时由洛坡仑兹池逆变磁换上页下页退出返回21原时药最短>1①运动驰时钟趟变慢挣效应留是时第间本骡身的签客观朽特征②原时固有狭时讨论上页下页退出返回22例3柴：在陆惯性塞系S中的携某一还地点锡发生菊了两膀事件A、B，B比A晚发专生Dt=兔2.疫0腔s村,在惯鲁性系S’中测统得B比A晚发阔生Dt’=锋3.拦0s魔。试问冬在S中观欠测发朋生A、B的两轨地点霞之间觉的距色离为晨多少横？上页下页退出返回23上页下页退出返回24例4戴：在赴惯性标系K中，卵有两服个事完件同休时发羊生在x轴上湖相距客1乒00系0m的两去点,堤而在汗另一基惯性向系K’(沿轴暴方向哪相对肯于K系运笑动蒙)汉中测俗得这徐两个偷事件仓发生严的地寸点相减距醉20归00m引.求在K’系中趋测得报这两阁个事火件的光时间现间隔朵.解：根据属洛仑句兹变滩换公娃式：上页下页退出返回25在K系，认两事末件同叠时发蔬生，t1=t2则在K’系上巨述两亏事件摊不同恋时发廉生，偏设分捞别发芝生于t’1和t’2时刻知,则上页下页退出返回26上页下页退出返回27高速绣运动成时动哥力学怀概念旧如何筑？基本风出发欣点：基本粒规律澡在洛凳仑兹碌变换蹲下形赛式不抵变；低速灭时回警到牛框顿力跪学§6狭义项相对明论动营力学钟基础一.相对能论的炊质量孤和动货量1.力与幻玉动量状态量合理合理2.质量事的表级达持续作用持续但的上限是c随速率增大而增大要求上页下页退出返回28实验虚证明讨论①<<②相对渴论动旦量③数盗据上页下页退出返回29解：仪由静店止观撕察者秋测得快立方纸体的明长宽门高分果别为贩：上页下页退出返回例5谣.缎一个津立方皂物体肝静止总时体幕积为V0，质量叹为m0，当该欧物体害沿其突一棱芬以速椅率υ运动咬时，年试求叛其运晴动时她的体姻积、夏密度贱。30上页下页退出返回31二.碎狭饭义相辟对论板运动堡方程上页下页退出返回32三.构相对葵论性副能量1.常相对坚论动亚能动能北定理册应该愈是合土理的设计糊质点猛从静但止，案通过凡力作健功，券使动矩能增事加。为了每简单飘，设喘力与循位移查同向成。上页下页退出返回33讨论①合顿理否议？<<②与昂经典湾动能援形式纹完全库不同若电厘子速中度为上页下页退出返回342.柔相旋对论请能量除动久能以混外的发能量讨论①任何介宏观印静止晕的物萄体具骡有能籍量②相对倡论质局量是枣能量剖的量稠度上页下页退出返回35四.权相对随论的王动量赞能量氧关系刮式由两边估平方吸得光子又上页下页退出返回362.相对宇论动嗽量3.扩相辜对论虾运动扯方程5.沿相对受论的剩动量兰能量丧关系脖式五.