1.牛頓絕對時空觀伽利略變換2.狹義相對論基本假設相對性原理光速不變原理第4章

相對論基礎第1頁3.洛倫茲變換逆變換正變換第2頁3.洛倫茲速度變換第3頁4.相對性時空觀時間膨脹長度收縮同時相對性第4頁5.相對論質量6.相對論動量第5頁8.相對論動力學方程相對論動能相對論動量與能量關系本章完7.相對論能量第6頁以太充滿宇宙假想物質。邁克爾孫—莫雷試驗用于證實以太存在試驗。

試驗結果：干涉條紋沒有移動，證實以太不存在。4.1狹義相對論基本原理洛倫茲變換第7頁一.狹義相對論基本原理（1）相對性原理物理規(guī)律在一切慣性參考系中都含有相同數學表示形式。（2）光速不變原理一切慣性系中，光在真空中速率都相等。比如：動量守恒定律K

系中K系中第8頁牛頓力學時間長度質量與參考系無關速度、加速度與參考系相關狹義相對論

時間長度質量與參考系相關第9頁兩個坐標系坐標軸重合時，取t=

t'=

0K

系相對K系沿x軸方向以v勻速直線運動。兩組時空坐標之間變換關系。二.洛倫茲變換對應坐標軸都平行。第10頁

某時刻，質點P在兩個坐標系中描述第11頁假想試驗：

t=t'=0時，o和o'重合，此時此地發(fā)出一閃光。因為oP

o'P

某時刻光傳到P點。時空坐標，由光速不變原理，所以t

t'即時間是相正確。第12頁正變換逆變換洛倫茲變換第13頁討論：1)t'與x、v

、t

均相關2)

v<<c時，近似為伽利略變換3)v>c

變換無意義，v極限為c本節(jié)完第14頁4.2相對論速度變換速度分量式K

系中K系中第15頁由洛倫茲坐標變換對t求導兩式相除第16頁由洛侖茲坐標變換對t'求導x方向速度變換y方向速度變換z方向速度變換第17頁洛倫茲速度變換正變換逆變換(略)第18頁討論1.v<<c時，洛倫茲變換成為伽利略變換。2.在洛倫茲速度變換下，光速不變。第19頁例1

在地面上，測得兩只飛船A、B分別以+0.9c和-0.9c速度沿相反方向飛行,如圖所表示。求飛船A相對于飛船B速度有多大。P148例題2

0.9c0.9c解：飛船A為研究對象。飛船B為K系，地面為K

系。K

系相對K系速度v=+0.9c，飛船A相對K

系速度u

x=+0.9c，飛船A相對于K系速度ux就是要求速度。由洛倫茲速度逆變換本節(jié)完第20頁一.同時相對性

兩個異地事件在一慣性系中是同時，在另一慣性系中是不一樣時。假想試驗4.3狹義相對論時空觀第21頁洛倫茲變換→導出同時相對性

設K系中兩個事件時空坐標分別為A(x1,0,0,t1)和B(x2,0,0,t2)，在K

系中兩個事件時空坐標分別為A(x

1,0,0,t

1)和B(x

2,0,0,t

2)，由洛倫茲逆變換同時是相正確第22頁二.時間相對性K

系時空間隔K

系時空間隔

t

(t0)稱為固有時間

同一地點發(fā)生兩個事件時間間隔。假想試驗由前頁洛倫茲變換，得（時間膨脹或時間延緩）第23頁狹義相對論中，時間(間隔)是相正確。固有時間最短。

在運動參考系中時間變大，稱為時間膨脹效應，或動鐘變慢。“時間膨脹效應”被粒子物理試驗所證實。“時間膨脹效應”是相對論時空效應，與鐘詳細結構和其它外界原因無關。或假想試驗二第24頁a..動鐘變慢是相正確慢a..慢第25頁

以0.91c高速直線運動

介子，其平均飛行距離為17.135m，

介子固有壽命試驗值為(2.603

0.002)

10-8s，以0.91c高速運動

介子在試驗室參考系平均壽命

介子固有壽命相對論理論值第26頁三.空間相對性運動桿為K

系K系中桿長度K

系中長度稱為固有長度

（長度收縮）時，K

系（桿）相對K系速度為v第27頁由洛倫茲變換兩式相減時第28頁固有長度最大空間相對性：相對物體運動參考系中所測得沿速度方向物體長度，總是比靜止參考系中測得長度要短。叫做長度收縮效應或尺縮效應。尺縮效應是相正確a..短短..第29頁四.相對性和絕對性相對性：1.運動描述相對性。2.同時相對性。3.時間間隔相對性。4.空間間隔相對性。絕對性：1.因果關系。2.時序先后。本節(jié)完第30頁火車參考系假想試驗二第31頁地面參考系第32頁地面參考系第33頁一.同時相對性

兩個異地事件在一慣性系中是同時，在另一慣性系中是不一樣時。假想試驗4.3狹義相對論時空觀第34頁洛倫茲變換→導出同時相對性

設K系中兩個事件時空坐標分別為A(x1,0,0,t1)和B(x2,0,0,t2)，在K

系中兩個事件時空坐標分別為A(x

1,0,0,t

1)和B(x

2,0,0,t

2)，由洛倫茲逆變換同時是相正確第35頁二.時間相對性K

系時空間隔K

系時空間隔

t

(t0)稱為固有時間

同一地點發(fā)生兩個事件時間間隔。假想試驗由前頁洛倫茲變換，得（時間膨脹或時間延緩）第36頁狹義相對論中，時間(間隔)是相正確。固有時間最短。

在運動參考系中時間變大，稱為時間膨脹效應，或動鐘變慢。“時間膨脹效應”被粒子物理試驗所證實。“時間膨脹效應”是相對論時空效應，與鐘詳細結構和其它外界原因無關。或假想試驗二第37頁a..動鐘變慢是相正確慢a..慢第38頁

以0.91c高速直線運動

介子，其平均飛行距離為17.135m，

介子固有壽命試驗值為(2.603

0.002)

10-8s，以0.91c高速運動

介子在試驗室參考系平均壽命

介子固有壽命相對論理論值第39頁三.空間相對性運動桿為K

系K系中桿長度K

系中長度稱為固有長度

（長度收縮）時，K

系（桿）相對K系速度為v第40頁由洛倫茲變換兩式相減時第41頁固有長度最大空間相對性：相對物體運動參考系中所測得沿速度方向物體長度，總是比靜止參考系中測得長度要短。叫做長度收縮效應或尺縮效應。尺縮效應是相正確a..短短..第42頁四.相對性和絕對性相對性：1.運動描述相對性。2.同時相對性。3.時間間隔相對性。4.空間間隔相對性。絕對性：1.因果關系。2.時序先后。本節(jié)完第43頁火車參考系假想試驗二第44頁地面參考系第45頁地面參考系第46頁一.同時相對性

兩個異地事件在一慣性系中是同時，在另一慣性系中是不一樣時。假想試驗4.3狹義相對論時空觀第47頁洛倫茲變換→導出同時相對性

設K系中兩個事件時空坐標分別為A(x1,0,0,t1)和B(x2,0,0,t2)，在K

系中兩個事件時空坐標分別為A(x

1,0,0,t

1)和B(x

2,0,0,t

2)，由洛倫茲逆變換同時是相正確第48頁二.時間相對性K

系時空間隔K

系時空間隔

t

(t0)稱為固有時間

同一地點發(fā)生兩個事件時間間隔。假想試驗由前頁洛倫茲變換，得（時間膨脹或時間延緩）第49頁狹義相對論中，時間(間隔)是相正確。固有時間最短。

在運動參考系中時間變大，稱為時間膨脹效應，或動鐘變慢。“時間膨脹效應”被粒子物理試驗所證實。“時間膨脹效應”是相對論時空效應，與鐘詳細結構和其它外界原因無關。或假想試驗二第50頁a..動鐘變慢是相正確慢a..慢第51頁

以0.91c高速直線運動

介子，其平均飛行距離為17.135m，

介子固有壽命試驗值為(2.603

0.002)

10-8s，以0.91c高速運動

介子在試驗室參考系平均壽命

介子固有壽命相對論理論值第52頁三.空間相對性運動桿為K

系K系中桿長度K

系中長度稱為固有長度

（長度收縮）時，K

系（桿）相對K系速度為v第53頁由洛倫茲變換兩式相減時第54頁固有長度最大空間相對性：