第五章狭义相对论.ppt

* 此变换式直接利用了绝对时空观，认为质点到达P时，两个参照系中P点附近的种给出的时刻数值一定相等。至于x和x’的值，在S系中， x的值等于ut加上P点到达y’z’平面的距离，这后一距离由S’系量得为x’ ，由S系测量，根据绝对时空观，这后一距离应该一样，即也等于x’。 * 由速度变换式对时间求导数可以得出加速度变换。 * 在牛顿力学中，质点的质量和运动速度无关，，因而不受参照系的影响，又力也和参照系无关。因此，在所有惯性系中牛顿定律的形式都一样。 * 经典时空观认为：物质与运动是没有关系的，同一长度，同一段时间，无论在哪一个惯性系中测量都是绝对相同的，与参照系的运动无关。这种绝对的观点是人们从低速范围内总结出来的结论，在日常生活中，由于实验范围的限制，大量接触到的是低速运动的物体，所以人们就接受和采用这种观点，并认为是理所当然的。 * 根据狭义相对性原理可以得到洛仑兹变换 * 从洛伦兹变换关系中，可以看出，时间变换中包含了坐标和速度两个因子，这说明时间、空间与物质运动之间有着不可分割的联系。洛伦兹变换的核心是它以数学形式反映了狭义相对论的时空观。 当u远远小于光速时，洛伦兹变换就成了伽利略变换，伽利略变换是洛伦兹变换在低速下的近似。 如果u大于或等于光速，则各量没有物理意义，因而两参照系的相对速度不可能等于或大于光速。由于参照系总是借助于一定的物体而确定的，所以，根据狭义相对论的基本假设，任何物体相对另一物体的速度不能等于或超过真空中的光速。光速是一切实际物体运动速度的极限。 两者大相径庭。相对论给出uxc。一般地说，按相对论速度变换，在v和u’都小于c的情况下，u不可能大于c。 如用伽里略速度变换进行计算，结果为： 洛仑兹变换 两者大相径庭。相对论给出uxc。一般地说，按相对论速度变换，在v和u’都小于c的情况下，u不可能大于c。 如用伽里略速度变换进行计算，结果为： 洛仑兹变换 §4 狭义相对论的时空观 1.同时的相对性 在牛顿力学中，时间是绝对的。两事件在惯性系 S 中观察是同时发生的，那么在另一惯性系S’中观察也是同时发生的。 狭义相对论则认为：这两个事件在惯性系S中观察是同时的，而在惯性系S’观察就不会再是同时的了。这就是狭义相对论的同时相对性。 以上说明同时性是相对的。 则 设在惯性系 中，不同地点 和 同时发生两个事件，即： 同时的相对性 注意： a. 发生在同一地点的两个事件，同时性是绝对的， 只有对发生在不同地点的事件同时性才是相对的。 b.只有对没有因果关系的各个事件之间，先后次序 才有可能颠倒。 c.在低速运动的情况下， 时得 。 同时的相对性 2. 长度缩短 利用洛仑兹变换式有： 在 系观察者同时测棒两端的坐标，棒长为两坐标的差。即 在 S 系中的观测者认为棒相对 S 系运动，测得长度应该为 长度缩短 结论： 从对物体有相对速度的参考系中所测得的沿速度方向的物体长度，总比与物体相对静止的参考系中测得的长度为短。 说明： 相对论“尺缩效应”是相对论的时空属性，和平常看到远处物体变小是两回事。 长度缩短 由于 S’以一定的速度运动。根据洛仑兹变换式有： 同长度不是绝对的一样，时间也不是绝对的。设在S’系中一固定坐标处有一只静止的钟，记录在该处前后发生的两个事件，两事件的时间间隔为： 而有 S 系中的钟所记录两时间的时间间隔为： 3.时间的膨胀 时间的膨胀 说明： （1）运动时钟的变慢完全是相对论的时空效应， 与钟的具体结构和其他外界因素无关。(动钟 变慢） （2）运动时钟变慢在粒子物理学中有大量的 实验证明。 时间的膨胀 4.两种时空观对照 经典时空观： 相对论时空观： 空间是绝对的，时间是绝对的，空间、时间和物质运动三者没有联系。 a.时间、空间有着密切联系，时间、空间与物质 运动是不可分割的。 b.不同惯性系各有自己的时间坐标，并相互发现 对方的钟走慢了。 两种时空观对照 c.不同惯性系各有自己的空间坐标，并相互发现 对方的“尺”缩短了。 d.作相对运动的两个惯性系中所测得的运动物体 的速度，不仅在相对运动的方向上的分量不同， 而且在垂直于相对运动方向上的分量也不同。 e.光在任何惯性系中传播速度都等于 C ，并且是 任何物体运动速度的最高极限。 f.在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一惯 性系中可能是不同时的。 两种时空观对照 §5 狭义相对论动力学基础 1. 相对论力学