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狭义相对论简介 相对论简介 牛顿力学 适用宏观物体的低速 与光速相比 运动 适用宏观物体的低速 与光速相比 运动 研究微观粒子的运动 研究宏观物体的高速 与光速相比 运动 相对论简介 19世纪后半叶 关于电磁场的研究不断深入 人们认识到了光的电磁本质 我们已经知道 电磁波是以巨大且有限的速度传播的 因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾 这些矛盾导致了相对论的出现 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律 而且改变了我们对于时间和空间的认识 它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑 20世纪最伟大的科学家 观看录像 经典的相对性原理 有关相对性的思考 一群大学生说说笑笑 跑来问爱因斯坦 什么叫相对论 他回答说 你坐在一个漂亮姑娘旁边 坐了两小时 觉得只过了一分钟 如果你紧挨着一个火炉 只坐了一分钟 却觉得象过了两个小时 这就是相对论 经典的相对性原理 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同 物体在空间移动这一概念也是相对的 在不同参考系中观察物体的运动情况 经典的相对性原理 光速恒定的特性 同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾 但是实验现象表明 不论光源和观察者做怎样的相对运动 光速都是恒定的 v 光速 光速 不存在特殊参考系 19世纪后半叶和20世纪初 物理学家们曾经猜想 有一种叫做以太的介质 弥漫在宇宙中 它是电磁波传播时所需要的介质 拿以太做参考系时麦克斯韦的电磁理论才成立 今天看来 以太是某一特殊参考系的代表 麦克尔逊实验表明不存在这样的特殊参考系 实际上就是宣布宇宙间不存在以太 麦克尔逊实验 狭义相对论的两个假设 上述的矛盾使我们面临两个选择 要么放弃麦克斯韦的电磁理论 要么否定特殊参考系的存在 爱因斯坦选择了后者 并提出了两个假设 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 爱因斯坦的相对性原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 光速不变原理 同时的相对性 v 车厢长度是5400000km 车厢运行速度240000km s 车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的 同时的相对性 点击观看动画 同时的相对性 在经典物理家的头脑中 如果两个事件在一个参考系中看来是同时的 在另一个参考系中看来也一定是同时的 但是如果接受爱因斯坦的两个假设 我们会得出 同时是相对的 这样一个结论 时间间隔的相对性 高速运行的列车上 由车厢底部发出的闪光 对于车上的人来说 闪光是在竖直方向反射的 而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的 由光速不变原理便得到不同的时间间隔 时间间隔的相对性 对于车厢内的人 对于车厢外的人 h 时间间隔的相对性 在站台上看运动火车上的钟 在火车上看运动站台上的钟 长度的相对性 v 车厢运行速度240000km s 车上的人看到的车厢的长度 车外的人看到的车厢的长度 时空相对性的实验验证 当两个参考系的相对速度可与光速相比时 时间与空间的相对性才比较明显 狭义相对论的结论已经完全得到证实 实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一 时空相对性的实验验证 根据相对论 时间在运动中会进行的比较缓慢 也就是说 在空间中高速移动的时钟 比固定于地面上的时钟走得慢 1971年 科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行 然后与地面的基准钟对照 实验结果与理论预言符合