相对论的基本假设与洛伦兹变换.ppt

爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的。理论特色：出于简单而归于深奥。,Albert Einstein(1879 1955)20世纪最伟大的物理学家,于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论,他于1905年提出了光量子假设,为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖,他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献。,一狭义相对论的基本假设,1）爱因斯坦相对性原理：物理规律在所有的惯性系中都具有相同的(数学)表达形式。,2）光速不变原理：在一切惯性系中，真空中的光速沿任何方向都是常量，并且与光源或观察者的运动状态无关。,关键概念：相对性和不变性。,相对性原理是自然界的普遍规律。,所有的惯性参考系都是等价的。,伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符。,说明同时具有相对性，时间的量度是相对的.,和光速不变紧密联系在一起的是：在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并不一定是同时发生的。,二洛伦兹变换,设 t=t=0 时，O，O 重合；事件 P 的时空坐标如图所示。,长度的测量是和同时性概念密切相关。,考虑到如图的运动，y和z方向的是不变的：,由于参考系是等价的，所以变换应该是线性的。,考虑S系的坐标原点，x=0，此时x=ut，或者x-ut=0,说明x和x-ut同时为零。所以,分别考虑在oyz面上各点和在oyz面上各点，这些点满足条件是：,考虑两个事件：第一个，在t=t=0，S和S原点重合时发出一个光信号；第二个，在P点接收到光信号。由于光速不变，所以,和,因此：,又,所以，一般有,比较系数得,引入,光速在任何惯性系中均为同一常量，利用它将时间测量与距离测量联系起来。,意义：基本的物理定律应该在洛伦兹变换下保持不变。这种不变显示出物理定律对匀速直线运动的对称性 相对论对称性。,4）光速是自然界的极限速度。,洛伦兹速度变换式,在不同参考系中速度分量定义为：,和,逆变换,例5-1：设想以速度0.90c飞离地球的光子火箭，沿飞行方向发出一个光子，求该光子相对于地球的速度。,解：,选火箭参考系为S 系,地面参考系为S系,