大学物理（下册）课件14.1 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换

相对性原理：对于任何惯性参照系,经典力学规律都具有相同的形式.问题：相对于不同的惯性系,经典力学规律的形式完全一样吗？1.伽利略变换

经典力学伽利略变换绝对时空观；14.1.1伽利略变换14.1狭义相对论的基本原理洛仑兹变换

考察质点P的运动：惯性系：惯性系：同向平行；相对以沿x轴正向运动；伽利略变换：设有两个惯性系；*当时；与重合；两个坐标系中质点P对应不同的坐标，两套坐标之间的关系为伽利略变换；(1)注意：以上方程组为经典力学坐标、时间变换式＝伽利略变换，由此可得：(2)a.空间的量度是绝对的b.时间的量度是绝对的(3)以上结果说明：注意：方程组(1)、(2)称为伽利略变换，反映了经典力学时空观！将(1)对时间求导可得速度、加速度变换式：速度变换公式：(4)在系长为的物体，在系测量也为；在系寿命为的生命，在系测量也为；加速度变换公式：(5)2.速度变换与加速度变换*结论：在相互作匀速直线运动的两惯性系中，牛顿定律具有相同的形式！绝对时空观：由(3)式知：时间、空间的量度与参考系无关，时间、长度的测量是绝对的！3.经典力学的绝对时空观注意：经典力学的相对性原理，有限制条件!即在宏观、低速条件下与实验结果一致。问题：相对于不同惯性系，长度、时间的测量结果相同吗?空间的量度是绝对的时间的量度是绝对的(3)注意：实践证明,绝对时空观是不正确的。经典力学相对性原理；牛顿绝对时空观回答：真空中的光速：问题：对不同惯性系，电磁基本规律的形式相同吗？问题：对于两个不同的惯性系光速满足伽利略变换吗？假设成立：球投出前结果：观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球！实例：由伽利略变换计算球在静系被投出前后瞬间，球发出的光到达静系观察者所需时间：球投出后AlbertEinstein(1879–1955)20世纪最伟大的物理学家，于1905、1915年先后创立了狭义相对论、广义相对论。于1905年提出光量子假设，为此获得1921年度诺贝尔物理学奖。爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的。理论特色：出于简单而归于深奥。14.1.2狭义相对论的基本原理1.狭义相对论建立的历史标志：1905年Einstein发表的论文《论动体的电动力学》，以极其清晰和高度简洁的观点叙述了相对性原理、光速不变原理，狭义相对论建立在两原理基础之上。2.狭义相对论是讨论物体高速运动规律的理论。具有与Newton力学不同的时空观。但当时，由其所得结论可自动回到Newton力学的结果，可认为：Newton力学是当时相对论的近似。AlbertEinstein摈弃以太观念，认为电磁波的传播无需介质，以太是勿需引入的虚构物。同时提出两条假设作为狭义相对论的基本原理：1.狭义相对性原理：对于一切物理定律，所有惯性系等价（物理定律的形式与惯性系无关）.

注意：相对性原理是自然界的普遍规律；换言之：在某惯性系，无论作任何物理实验，都无法确定该系是处于绝对静止还是绝对运动状态；2.光速不变原理：光速在所有惯性系中均为常量C！与光源或观察者的运动无关！a.伽利略变换与狭义相对论基本原理不符；b.光速不变是人们认识到得电磁现象的基本规律；AlbertEinstein的狭义相对论就是建立在两原理基础之上，后期实验也证实了其正确性。由此导出的推论改变了自Newton以来的物理学基础，导致物理概念的一系列极其重要、深刻的变化。因此被誉为二十世纪最伟大的物理学家。注意：

与光速不变紧密联系的是：某惯性系同时发生的两事件，在相对此系运动的另一惯性系中观察，不一定同时发生.结论：同时具有相对性，时间的量度是相对的.

14.1.3

洛伦兹变换*洛伦兹变换：与狭义相对论基本原理相应的变换；设时；重合;两惯性系同向平行，事件P的时空坐标变换为：(1)其中：正变换(2)逆变换(3)我们有：讨论：5.因为任何物体的速度只能等于或小于光速；1.洛伦兹变换是联系同一事件在不同惯性系中坐标、时间的法则，反映了相对论时空观；3.由洛伦兹变换看出：4.当时，洛伦兹变换伽利略变换；后者是前者低速条件下的近似；2.狭义相对论的诸多结论可由该变换导出；*注意：b.光速在任何惯性系中均为同一常量

，利用它将时间测量与距离测量联系起来.a.狭义相对论的一些习题可从洛伦兹变换出发求解；1.与成线性关系，但比例系数.2.时间不独立，和变换相互交叉.3.时，洛伦兹变换