相对论原理与分析实例.ppt

第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日例4-3谁先动手：第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日解：第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-5相对论的动力学问题第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日一．经典动力学及其局限性第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日AlbertEinstein（1879—1955）第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-2狭义相对论的基本假设§4-3狭义相对论的时空观§4-4洛仑兹变换§4-5相对论的动力学问题§4-1伽利略变换和牛顿绝对时空观第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-1伽利略变换和牛顿绝对时空观第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、伽利略变换1.事件与参照系第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日2、伽利略变换正变换逆变换坐标变换第7页，共49页，星期日，2025年，2月5日速度变换正变换逆变换第8页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、牛顿的绝对时空观第9页，共49页，星期日，2025年，2月5日绝对时空观：时间：是一种自然的流逝。“绝对的真实的数学时间，就其本质而言，是永远均匀地流逝着，与外界事物无关。”空间：是一种物质运动的场所。“绝对的空间就其本质而言与外界事物无关，它从不运动，并且永远不变。”第10页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-2狭义相对论的基本假设第11页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、光的速度与迈克尔逊—莫雷实验问题：c是相对于哪一个参照系的速度？1、光的速度2、以太说与迈克尔逊—莫雷实验以太说：宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，万物（包括光）相对于该媒质运动。以太实际上被认为是一种绝对空间。若以太存在，对地球上的观察者来，不同方向的光速应不同。第12页，共49页，星期日，2025年，2月5日迈克尔逊—莫雷实验：实验结果是否定的！“我的实验竟然对相对论这个怪物的诞生起了作用，我对此感到十分遗憾。”第13页，共49页，星期日，2025年，2月5日1、狭义相对性原理：2、光速不变原理：二、狭义相对论的基本假设一切物理定律在所有的惯性系中具有相同的数学形式。在所有的惯性系中,真空中的光速恒为c，与光源或观察者的运动无关。伽里略变换与光速不变性假设不相符。狭义相对论的基本假设否定了绝对空间的存在。第14页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-3狭义相对论的时空观第15页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、“同时”的相对性2l02l第16页，共49页，星期日，2025年，2月5日结论：在一个参照系中测得同时发生的两个事件，在另一个参照系中测得未必同时发生，相对论中同时只有相对的意义。第17页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、时间量度的相对性ll第18页，共49页，星期日，2025年，2月5日第19页，共49页，星期日，2025年，2月5日三、长度量度的相对性l0l第20页，共49页，星期日，2025年，2月5日第21页，共49页，星期日，2025年，2月5日§4-3洛仑兹变换第22页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、坐标变换坐标原点重合。第23页，共49页，星期日，2025年，2月5日第24页，共49页，星期日，2025年，2月5日洛伦兹变换反映了相对论的时空观S系：不同地点但同时的两个事件在另一系中不同时。同一地点、同时的两个事件在另一系中也同时。同地点但不同时的两个事件在另一系中不同时。系：第25页，共49页，星期日，2025年，2月5日洛伦兹坐标变换的推论：第26页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、速度变换洛伦兹速度变换满足光速不变性的假设。第27页，共49页，星期日，2025年，2月5日例4-1父与子：第28页，共49页，星期日，2025年，2月5日第29页，共49页，星期日，2025年，2月5日例4-2尽快获知有无外星人的“好办法”：某外星M离地球2万光年（即光从地球传播到该外星需2万年时间），某宇航员以速度u从地球出发驶向该外星。假设宇航员估计自己还能活100年，问：该宇航员是否可能在有生之年抵达外星？若可能，其速度u至少为多大？第30页