分析成果第四章4-1a

1、 19世紀(jì),一些人認(rèn)為電磁波和機(jī)械波一樣,是在某一種媒質(zhì)中傳播的,該媒質(zhì)被稱為“以太”.認(rèn)為以太是絕對靜止的,并彌漫于整個宇宙間,無色無味,具有極大的彈性模量,但又不產(chǎn)生任何阻力等一些特性。 在茫茫以太的海洋中漂泊的觀察者乘坐的航船是地球,地球以怎樣的速度在以太的海洋中航行,在其中飛行的地球上應(yīng)該感到迎面吹來的以太風(fēng)。如果在地面上讓光線在平行和垂直于以太風(fēng)的方向上傳播,它們應(yīng)有不同的速度。 1887年,美國物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷為證明以太的存在一起設(shè)計(jì)了測量地球在以太中運(yùn)動速度的實(shí)驗(yàn)牛頓力學(xué)的困難4-1狹義相對論基本原理 洛倫茲變換一、狹義相對論的基本原理邁克爾遜和莫雷實(shí)驗(yàn)裝置若地球相對以太以

2、 v 運(yùn)動，則以太風(fēng)從右邊吹來。若地球相對以太以 v 運(yùn)動，則以太風(fēng)從右邊吹來。1.在實(shí)驗(yàn)室S系觀察光從G1M1光速 c v 頂風(fēng)，光從M1G1光速 c +v 順風(fēng)，來回時間2.在實(shí)驗(yàn)室S系觀察光從G1M2光速光從M2G1光速來回時間兩束光到望遠(yuǎn)鏡的時間差：3.將儀器旋轉(zhuǎn)90兩路光到望遠(yuǎn)鏡的時間差為： 如果實(shí)驗(yàn)前提正確，應(yīng)該觀察到0.4條的條紋移動?？墒撬麄儧]有得到應(yīng)有結(jié)果。后來又在德國、美國、瑞士多次重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，得到的仍然是 “0結(jié)果”。邁克爾遜在 70 高齡時仍在做這方面的工作。 愛因斯坦邁出了決定性的一步，斷然否定了絕對時空觀并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了相對論。愛因斯坦提出：（1）一切物理規(guī)律在任

3、何慣性系中形式相同 相對性原理（2）光在真空中的速度與發(fā)射體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān) 光速不變原理狹義相對論的基本原理2) 光速不變與伽利略的速度相加原理針鋒相對3) 觀念上的變革牛頓力學(xué)均與參考系無關(guān)狹義相對論力學(xué)長度、時間測量的相對性（與參照系有關(guān)）光速不變速度與參考系有關(guān)(相對性)時間標(biāo)度長度標(biāo)度質(zhì)量的測量1) 愛因斯坦的理論是牛頓理論的發(fā)展愛因斯坦相對論適用于一切物理規(guī)律。牛頓理論適用于力學(xué)規(guī)律。注意：問題：尋找對同一客觀事件兩個參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系重合，且在此發(fā)出閃光。經(jīng)一段時間光傳到 P 點(diǎn)（事件）在約定的系統(tǒng)中，二、 洛侖茲變換坐標(biāo)變換式或令則正變換逆變換正變換伽利略變換2) v

4、 c , 1變換無意義速度有極限時間 與 均有關(guān)，為時空坐標(biāo)；討論：例題4-1 甲乙兩人所乘飛行器沿ox 軸作相對運(yùn)動。甲測得兩個事件的時空坐標(biāo)為x1=6104m ， y1=z1=0，t1=210-4 s ； x2=12104m， y2=z2=0， t2=110-4 s，若乙測得這兩個事件同時發(fā)生于t 時刻，問： （1）乙對于甲的運(yùn)動速度是多少？ （2）乙所測得的兩個事件的空間間隔是多少？解：（1）設(shè)乙對甲的運(yùn)動速度為 ，由洛侖茲變換可知, 乙所測得的這兩個事件的時間間隔是按題意，, 代入已知數(shù)據(jù)，有由此解得乙對甲的速度為（2）根據(jù)洛侖茲變換可知, 乙所測得的兩個事件的空間間隔是 選擇進(jìn)入下一節(jié)4-0 教學(xué)基本要求4-1 狹