第二十章狭义相对论.ppt

表明:空间间隔具有相对性.即从与杆有相对运动的惯性参 考系中测得的长度总小于从与杆相对静止的惯性系 中测得的长度.仅当 时 ,在绝对时空 观中,长度不变. 思考: 1、在Y方向（或Z方向）有无尺缩效应？ 如果尺子沿Y’或Z’方向放置，系仍沿X轴运动，尺子是 否有尺缩效应？ 2、S’系相对S系沿X轴正向运动，尺固定在S’系中沿X’轴放 置。问用固定在S’系中尺测得为 。 同样尺固定在S系中测得为 ，则在S’系中看S系中尺 (或S系中看S’系中尺）是否仍为 ？不是则为多少？原 因？ 第二十九页，共四十五页，2022年，8月28日 解:设火箭相对于 系静止, 在 系中火箭及天线长为: 例20-2:设原长为10m的火箭上有一长为1m的天线以 角伸 出火箭体,当火箭以 沿水平方向运动时,地面上的观测者 测得这火箭及其天线的长度各为多少? 在地面观测火箭及天线的长度为 ,由于沿运动方向 发生长度收缩,所以 第三十页，共四十五页，2022年，8月28日 而 所以 第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日 四、相对论的速度变换公式 第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日 第一页，共四十五页，2022年，8月28日 1895年(16岁)：追光假想实验(如果我以速度c追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好象在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开始，在我直觉地看来就很清楚，从这样一个观察者来判断，一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样一些定律进行。) 1999年：英国物理世界杂志推出的千年刊评选有史以来最杰出的十位物理学家： 1.爱因斯坦(美籍德国人，1921*)，2.牛顿(英国)，3.麦克斯韦(英国), 4. 玻尔(丹麦，1922)， 5.海森伯(德国，1932)，6.伽利略(意大利)，7.费因曼(美国，1965), 8.狄拉克(英国，1933)，9.薛定谔(奥地利，1933), 10.卢瑟福(新西兰) 第二页，共四十五页，2022年，8月28日 牛顿的绝对时空观 相对不同的参照系，长度和时间的测量结果都一样吗？ 如何区别“普通时间”与绝对时间？如何从诸多的惯性系中找到“绝对参照系”？ 绝对时空不能观测，也不能用任何实验证明。但是，它在理解牛顿定律中所起的巨大作用，迫使牛顿引进这一概念。 一样！ 人类无能为力，只有上帝知道！ 第三页，共四十五页，2022年，8月28日 第二十章 狭义相对论 §20－1伽利略变换和力学相对性原理 一、伽利略坐标变换式和绝对时空观 用空间坐标（x、y、z）和时间坐标t描述事件。 第四页，共四十五页，2022年，8月28日 令两系原点O和O’重合时为记时起点，t=t’=0 则有： 伽利略坐 标正变换 伽利略坐 标逆变换 隐含牛顿力学的绝对时空观： 空间独立存在、永恒不变、绝对静止的； 时间与物质运动无关，在永恒、均匀地流逝。 第五页，共四十五页，2022年，8月28日 二、伽利略速度变换公式 伽利略速度 变换公式 以 和 分别表示同一质点P在S系和S’系中的速度， 则： 第六页，共四十五页，2022年，8月28日 三、力学相对性原理 力学相对性原理（或伽利略相对性原理）： 对于不同的惯性系，牛顿定律和其他基本规律的形式都 相同。 第七页，共四十五页，2022年，8月28日 §20－2狭义相对论的基本假设与洛仑兹变换 1、以太风实验的零结果 麦克斯韦电磁理论与经典力学有若干不一致的地方。 19世纪末电磁学有了很大发展 1865年麦克斯韦( Maxwell)总结出电磁场方程组; 预言了电磁波的存在, 并指出其速率各向均为c (真空中)(与参考系无关); 1888年赫兹(Hertz)在实验上证实了电磁波的存在。 ·这显然和伽利略变换矛盾, 按伽利略变换,光速在一个参考系中若是c, 在另一参考系中必不是c。 一、迈克尔逊－莫雷实验历史 第八页，共四十五页，2022年，8月28日 ①没有质量； ②完全透明； ③对运动物体没有阻力；④非常刚性。 爱因斯坦认为：这些困难是由于绝对空间和绝对时间的概念引起的。 为不和伽利略变换矛盾, 人们假设:宇宙中充满了叫“以太 (ether)”的物质, 电磁波靠“以太”传播。把以太选作绝对静止的参考系