高三物理第三冊狹義相對論基本假設(shè)ppt

1、狹義相對論基本假設(shè)洛侖茲變換,1.狹義相對性原理：一切物理規(guī)律在任何慣性系中都具有相同的形式。即：物理定律與慣性系的選擇無關(guān)，對物理定律來說，所有慣性系都是等價的。,2.光速不變原理：在所有慣性系中，光在真空中的速率相同，與慣性系之間的相對運(yùn)動無關(guān)，也與光源、觀察者的運(yùn)動無關(guān)。,1.內(nèi)容,2.明確幾點(diǎn),1) 愛因斯坦的理論是牛頓理論的發(fā)展,2.光速不變否定了絕對時空概念。不存在絕對運(yùn)動或絕對靜止。,光速不變也與伽利略的速度相加原理是不相

2、容的。,3) 愛因斯坦理論帶來了觀念上的變革,我們不應(yīng)當(dāng)以適用于低速情況的伽利略變換為根據(jù)去討論光速應(yīng)該如何如何，而應(yīng)當(dāng)反過來，用光速不變這個實驗提供的事實作為前提和基礎(chǔ)，去討論正確的時空變換。,牛頓力學(xué)：,狹義相對論力學(xué)：,時間、長度、質(zhì)量的測量均與參照系無關(guān),時間、長度、質(zhì)量測量的相對性，與參照系有關(guān),t=t，=0時，由原點(diǎn)發(fā)出一個光信號。,S為靜系，S’以u沿ox軸向右運(yùn)動。,我們可以把光到達(dá)P點(diǎn)看作一個事件。而事件是在一定的空間

3、和時間中發(fā)生的，可以用時空坐標(biāo)來表示。,經(jīng)一段時間，光傳到 P點(diǎn)。,由光速不變原理：,1.洛侖茲坐標(biāo)變換,站在S和S/的人都認(rèn)為自己是靜止不動的，而且光速也不變的。,由發(fā)展的觀點(diǎn)：,u<<c 情況下，,由于客觀事實是確定的：,對應(yīng)唯一的,設(shè)：,下面的任務(wù)是，根據(jù)上述四式，利用比較系數(shù)法，確定系數(shù) ? ? ? ?。,,最后得到洛侖茲坐標(biāo)變換：,相對論因子,這種變換是已知事件在S系中的時空坐標(biāo)（x，y，z，t）變換成事件在

4、S/系中的時空坐標(biāo)（x/，y/，z/，t/）。這種變換稱為坐標(biāo)正變換。,,由S/系到S系的逆坐標(biāo)變換為：,討論,2)（x,y,z,t)和(x’,y’,z’,t’)是事件的時空坐標(biāo),正變換,回到伽利略變換,3)當(dāng) u « c 時，γ→1,,,,4) u > c 變換無意義, 存在極限速度c .,5) 洛侖茲變換與伽利略變換相比，洛侖茲變換中的時間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)相互聯(lián)系在一起 ，不再是獨(dú)立的了。時間與空間的測量都與參照系有關(guān)

5、，這種新的時空觀叫做狹義相對論的時空觀。,定義,,2.洛侖茲速度變換,由洛侖茲變換知,洛侖茲速度變換式,正變換,逆變換,,,例1 設(shè)S’系以速率u=0.6c相對于S系沿xx’軸運(yùn)動,且在t=t’=0時，x=x’=0。(1)若在S系中有一事件發(fā)生于t1=2.0×10–7s,x1=50m處,該事件在S’系中發(fā)生于何時刻？(2)如有另一事件發(fā)生于S系中,t2=3.0×10–7s ，x2=10m處，在S’系中測得這兩個事件的

6、時間間隔為多少,解：（1）u=0.6c ,∴ γ=5/4,由洛侖茲坐標(biāo)變換可得，第一個事件發(fā)生的時刻為：,（2）第二事件發(fā)生的時刻為：,∴ 在S’系中測得這兩個事件的時間間隔為：,例2、設(shè)想一飛船以0.80c的速度在地球上空飛行， 如果這時從飛船上沿速度方向拋出一物體，物體 相對飛船速度為0.90c 。問：從地面上看，物體速度多大？,解：,選飛船參照系為S’系。,地面參照系為S系。,由洛侖茲速度變換關(guān)系可得：,對于不同的兩個事件：,3.