文档介绍：第第4 4章章狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础爱因斯坦( Einstein ) 爱因斯坦 20世纪最伟大的物理学家, 1879 年3月14日出生于德国乌尔姆, 1900 年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。 1905 年,爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹。这一年的 3月到 9月半年中,利用业余时间发表了 6篇论文,在物理学 3个领域作出了具有划时代意义的贡献—创建了光量子理论、狭义相对论和分子运动论。爱因斯坦在 1915 年到 1917 年的 3年中,还在 3个不同领域做出了历史性的杰出贡献—建成了广义相对论、辐射量子理论和现代科学的宇宙论。爱因斯坦获得 1921 年的诺贝尔物理学奖牛顿力学麦克斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论两朵小乌云?迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验?黑体辐射实验强调?近代物理不是对经典理论的简单否定。?近代物理不是对经典理论的补充,而是全新的理论。狭义相对论量子力学近代物理学的两大支柱,逐步建立了新的物理理论。 19世纪后期,经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。绝对时间绝对空间绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关在所有惯性系中,物体运动所遵循的力学规律是相同的, 具有相同的数学表达形式。或者说,对于描述力学现象的规律而言, 所有惯性系是等价的。§ 经典力学的相对性原理伽利略变换一. 绝对时空观二. 经典力学的相对性原理?经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关三. 伽利略变换 SS ??? x,y,z,t r ??? t,z,y,xr ???????? x,y,z,t v ??? t,z,y,x ?????v ??? x,y,z,t a ??? t,z,y,x'a ?????正变换 utxx??? yy??逆变换伽利略变换式ut x'x?? z z'? t t'?yy ?? z'z? t't?在两个惯性系中分析描述同一物理事件在 t =0时刻,物体在 O点, S, S'系重合。 t 时刻,物体到达P点 P( (x x, , y y, , z z; ; t t ) )( (x' x', , y' y', , z' z'; ; t' t') )r ?r ?? u ? yOz Sx ( x' ) O' z' y' S'u 是恒量速度变换和加速度变换式为请大家自己写出速度、加速度的逆变换式'aa ??? t rd d ???v t' 'r'd d ???vt ad dv ??? t' 'ad d'v ???由定义 t t'?并注意到 u' ?????vvt ua'ad d ?????写成分量式 u' xx??vv yy'vv? zz'vv? zzaa?? yyaa?? tuaa xxdd??? zzaa?? yyaa?? xxaa?? SF ?ma ?F ??S ?m ?a ??在牛顿力学中 amF ???amF ??????四. 牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性?质量与运动无关?力与参考系无关迈克耳逊?莫雷实验对(1 ) 光线: O ? M 1 ?Ovv????c lc lt 111)/1 1( 2 22 1cc lv??§ 狭义相对论的两个基本假设一. 伽利略变换的困难 sm 10 998 .2/1 800?????c ? Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换?迈克耳逊?莫雷实验的零结果以太风 P 1M 2M S 2l 1lv ?(1) (2)O 2M 2tv 对(2 ) 光线: O ? M 2 ?O)/1 1( 2 22 22c c ltv??由l 1 = l 2 = l 和 v << c)2 1( 2 2 lt v??)1( 2 2 lt v?? 12ttt??? 32/clv?两束光线的时间差当仪器转动????2?后,引起干涉条纹移动 2 22c lN v???0??N 实验结果:迈克耳逊—莫雷实验的零结果,说明“以太”本身不存在。 1905 年, A. Einstein 首次提出了狭义相对论的两个假设 m/s 458 792 299 ?c 1. 光速不变原理在所有的惯性系中,光在真空中的传播速率具有相同的值包括两个意思: ?光速不随观察者的运动而变化?光速不随光源的运动而变化所有惯性系都完全处于平等地位,没有任何理由选某一个参考系,把它置于特殊的地位。二. 狭义相对论的两个基本假设 2. 相对性原理一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式