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15-3狭义相对论的基本假设.ppt

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狭义相对论两条基本原理 光速不变原理 例2 一宇宙飞船相对于地球以0.8c的速度飞行,一光脉冲从船尾传到船头,飞船上的观察者测得飞船长为90m,地球上的观察者测得光脉冲从船尾到船头两个事件的空间间隔为多少? 太原理工大学物理系 太原理工大学物理系 §15-3 狭义相对论的基本假设 迈克耳孙 — 莫雷实验零结果给人们提出了问题: (1)如果认为伽利略变换正确,那么电磁规律不符合相对性原理? (2)如果假定电磁规律符合相对性原理,那么伽利略变换则应该修正? 爱因斯坦深入分析了此问题,于1905年发表了《论运动物体的电动力学》一文中提出了狭义相对论的两个基本假设。 爱因斯坦(Albert Einstein)——20世纪最伟大的物理学家, 1905年创建狭义相对论,提出了光量子假设, 1916年创立广义相对论, 1921年获得诺贝尔物理学奖。 △一、狭义相对论的基本假设 1.相对性原理:在所有惯性系中物理规律都相同. 1)相对性原理表明,所有惯性系都是等价的。 2.光速不变原理:在所有惯性系测量真空中的光速都是c,与光源运动与否无关。 说明: 2)光速不变原理与伽利略变换相矛盾,说明伽 利略变换不适用于高速运动。 P171,1,2行 P171, ②第2行 P171,二上,⑤第1行 利用狭义相对论两条基本假设,可推导出事件P在S和S′中的新的时空变换关系。 *p 事件P S′系中 S系中 二、洛伦兹变换 1904年,荷兰物理学家,研究电磁场理论时提出的。 洛仑兹变换——坐标变换式 正变换 引入相对论因子(记号) 逆变换 P173-174,15.13式15.14式 说明:1)洛伦兹变换普适(高速、低速)。 2)P174,15.14式下第3行 当 u c时,洛伦兹变换 伽利略变换 2)相对论把时间、空间作为整体,称为时空。且时空密切联系在一起 (在x的式子中含有t, t式中含x)。可见,时间空间测量是相对的…… 3)在洛伦兹变换中 即物体运动以光速c为极限。 两参考系的相对速度不能等于或大于c 任何物体相对另一物体的速度不能等于、大于c c是一切实际物体的速度极限,光(光子)不能选作参考系。 由洛仑兹变换坐标变换式 可得 4)时空间隔的坐标变换式 正变换 逆变换 解:事件1: 光脉冲从船尾传出 事件2: 光脉冲被船头接收 事件2 系(飞船) S 系(地面) 事件1 例1 P192习题15-4 飞船测出的长度: 飞船上的观察者测得光脉冲从船尾到船头两个事件的时间间隔: 由 得 地球上的观察者测得光脉冲从船尾到船头两个事件的空间间隔 三、洛伦兹速度变换公式 正变换 逆变换 P175,15.15,15.16式 附:洛仑兹速度变换公式推导 说明:1)当 洛伦兹变换 回到伽利略变换。 或 2)光速不变原理的验证。 验证 S系中,光速c且沿x轴正向运动,即 据洛仑兹速度变换公式, 对S′系 即 P175,最后一段内容
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