192狭义相对论的基本原理

1、19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介1爱因斯坦爱因斯坦 Albert Einstein 20世纪最伟大的物世纪最伟大的物理学家理学家, 于于1905年和年和1915年先后创立了狭义年先后创立了狭义和广义相对论和广义相对论, 于于1905年提出了光量子假设年提出了光量子假设, 为此于为此于1921年获得诺贝年获得诺贝尔物理学奖尔物理学奖, 他还在量他还在量子理论方面具有重要的子理论方面具有重要的贡献贡献 .（1879-1955）19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介2一狭

2、义相对论的基本原理一狭义相对论的基本原理 1905年爱因斯坦发表了题为年爱因斯坦发表了题为论动体的论动体的电动力学电动力学的论文的论文,提出了狭义相对性原理和提出了狭义相对性原理和光速不变原理光速不变原理,建立了狭义相对论建立了狭义相对论,揭示了作揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性及物质和运动的统一性一性及物质和运动的统一性(质量和能量的相质量和能量的相当性当性), 发展了物质和运动不可分割原理，为发展了物质和运动不可分割原理，为原子能的利用奠定了理论基础原子能的利用奠定了理论基础.19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十

3、九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介3 所有惯性系中测量到的真空中光速沿各个所有惯性系中测量到的真空中光速沿各个方向都等于方向都等于c ,与参考系之间的运动状态无关与参考系之间的运动状态无关.2 狭义相对性原理狭义相对性原理 一切物理学规律一切物理学规律,在所有惯性系中都成立在所有惯性系中都成立,所有惯性系对物理学规律都是等价的所有惯性系对物理学规律都是等价的.1 光速不变性原理光速不变性原理这两条基本原理是狭义相对论的基础这两条基本原理是狭义相对论的基础.19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介4Hendrik Antoon

4、Lorentz洛伦兹洛伦兹（18531928) 荷兰莱顿大学教授荷兰莱顿大学教授. 1902年与荷兰阿姆斯特年与荷兰阿姆斯特丹大学的塞曼共同获得丹大学的塞曼共同获得诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖,以表彰以表彰他们在研究磁性对辐射他们在研究磁性对辐射现象的影响所作的特殊现象的影响所作的特殊贡献贡献19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介5 为说明迈克耳孙莫雷实验的结果为说明迈克耳孙莫雷实验的结果,他独他独立提出了长度收缩的假说立提出了长度收缩的假说,并于并于1895年发表了年发表了长度收缩的准确公式长度收缩的准确公式. 1904年年,他发

5、表了著名他发表了著名的洛伦兹变换公式和质量的洛伦兹变换公式和质量与速度的关系式与速度的关系式,并指出光并指出光速是物体相对于以太运动速是物体相对于以太运动速度的极限速度的极限.19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介6二二 洛伦兹变换洛伦兹变换符合相对论理论的时空变换关系符合相对论理论的时空变换关系 设设 时，时， 重合重合 ; 事件事件 P 的时空的时空坐标如图所示坐标如图所示.0tt,ooz z yx xyvo o ss*) , , , (tzyx),(tzyxP19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九

6、章 狭义相对论简介狭义相对论简介7)(12txtxxvv yy zz)(1222xctxcttvv cv211 由洛仑兹坐标变换可知由洛仑兹坐标变换可知,t或或t都依赖于空都依赖于空间坐标间坐标,而且与坐标系相对运动速度而且与坐标系相对运动速度v有关有关.这表这表明时间和空间是有联系的明时间和空间是有联系的,且与运动有关且与运动有关.19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介8()xxvtyy zz 2()vttxc正正变变换换( )xxvt yy zz 2( )vttxc逆逆变变换换1 v c时时,不成立不成立.讨论讨论19- -2

7、狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介9正变换正变换21xxxuvuvuc 2221/1yyxvc uuvuc 2221/1zzxvc uuvuc 三三 爱因斯坦速度变换式爱因斯坦速度变换式19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介10逆变换逆变换21xxxuvuvuc2221/1yyxvc uuvuc2221/1zzxvc uuvuc19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介1121cvccvcc光速不变光速不变1 u, v c时时,回到伽利略速度变换式回到伽利略速度变换式. 光速在任何惯性光速在任何惯性系中均为同一常量系中均为同一常量,利利用它可将时间测量与用它可将时间测量与距离测量联系起来距离测量联系起来 . 2 如在如在S系中沿系中沿x方向发射一光信号方向发射一光信号,在在S系系 中观察中观察讨论讨论19- -2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理第十九章第十九章 狭义相对论简介狭义相对论简介12 解解 依题意依题意,v=c,代入爱因斯坦速度变换式中代入爱因斯坦速度变换式中21xxxucucuc 例例1