大學(xué)物理(下)課件：14-3狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換

14-3狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換式2、相對(duì)性原理既適用于力學(xué)，也適用于電磁學(xué)。麥克斯韋方程是錯(cuò)誤的，需要修改。幾種觀點(diǎn)：1、相對(duì)性原理只適用于力學(xué)，不適用于電磁學(xué)，在電磁學(xué)中有絕對(duì)參照系Ether。麥克斯韋方程中c是相對(duì)絕對(duì)參照系Ether的。3、麥克斯韋方程中c是相對(duì)所有慣性參照系的。相對(duì)性原理既適用于力學(xué)，也適用于電磁學(xué)。伽利略變換將不適用，經(jīng)典時(shí)空觀有錯(cuò)誤，需要修改。洛倫茲變換；彭加勒的相對(duì)性原理…《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》（1905年）

愛因斯坦在對(duì)空間和時(shí)間的物理意義進(jìn)行了深入分析后，終于認(rèn)識(shí)到“整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)可能需要從根本上加以改造?！彼岢隽送瑫r(shí)性的相對(duì)概念，圓滿解決了整個(gè)困難，完成了狹義相對(duì)論的論文。

真空中的光速是常量，它與光源或觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).1

相對(duì)性原理

物理定律在所有慣性系中都具有相同的表達(dá)形式.2

光速不變?cè)愍M義相對(duì)論的基本原理不存在任何一個(gè)特殊的（例如“絕對(duì)靜止”的）慣性系.在一切慣性系中，光在真空中沿各個(gè)方向的速率恒為c.

關(guān)鍵概念：相對(duì)性和不變性.這兩條基本原理是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ).

狹義相對(duì)論的基本原理與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符合.

愛因斯坦舍棄絕對(duì)時(shí)空觀而創(chuàng)立新的原理，雖然當(dāng)時(shí)人們難以接受，但它卻是科學(xué)的，并且都被試驗(yàn)一一驗(yàn)證.自原理提出一百多年，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一個(gè)試驗(yàn)事實(shí)與之相違背.光速不變?cè)?/p>

在一切慣性系中，光在真空中的速率恒為c

，與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).光的傳播速度與光源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)奇跡在此發(fā)生!!1)愛因斯坦的理論是牛頓理論的發(fā)展一切物理規(guī)律（力、熱、聲、光、電）在慣性系中都相同.一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律2)光速不變與伽利略變換和伽利略的速度相加原理針鋒相對(duì)光速不變否定了絕對(duì)時(shí)空概念.3)觀念上的變革(相對(duì)性)時(shí)間標(biāo)度長(zhǎng)度標(biāo)度質(zhì)量的測(cè)量討論*

設(shè)：時(shí)，重合;事P的時(shí)空坐標(biāo)如圖所示.正變換式洛倫茲坐標(biāo)變換式正變換逆變換注意

時(shí),轉(zhuǎn)換為伽利略變換式.洛倫茲速度變換式正變換逆變換討論光速不變?nèi)缭赟系中沿x方向發(fā)射一光信號(hào),在S′系中觀察:

光速在任何慣性系中均為同一常量，利用它可將時(shí)間測(cè)量與距離測(cè)量聯(lián)系起來(lái).洛倫茲變換的意義3、當(dāng)

<<

c

時(shí)洛倫茲變換簡(jiǎn)化為伽利略變換.4、在洛倫茲變換下，所有的物理定律都具有相同的形式.即：

洛倫茲變換下所有的物理定律都是不變的.1、時(shí)間、空間時(shí)有密切聯(lián)系的、并相互影響的.2、由于必須是實(shí)數(shù)，故≤c時(shí)間、空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不可分割——四維時(shí)空光速是一切物體運(yùn)動(dòng)速度的極限洛倫茲（1853-1928）荷蘭物理學(xué)家洛倫茲坐標(biāo)變換式是洛倫茲在1904年研究電磁場(chǎng)理論時(shí)提出的，當(dāng)時(shí)未給予正確解釋。他以“以太”存在為前提，并認(rèn)為只有t才代表真正的時(shí)間，而t'只是一個(gè)輔助的數(shù)學(xué)量。1905年愛因斯坦從狹義相對(duì)論基本原理出發(fā)，獨(dú)立導(dǎo)出來(lái)這個(gè)變換式，但這個(gè)變換式通常仍以洛倫茲命名。洛倫茲變換式的推導(dǎo)（了解）*尋找對(duì)同一客觀事件，兩個(gè)參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系.問(wèn)題：重合，在約定的系統(tǒng)中，且在此發(fā)出閃光,經(jīng)一段時(shí)間光傳到P點(diǎn)（事件）.狹義相對(duì)論牛頓力學(xué)有在

v<<c情況下由光速不變?cè)恚?兩式都等于0，他們只能差一個(gè)常數(shù)或慣性系不可分(1)由客觀事實(shí)是確定的：對(duì)應(yīng)唯一的設(shè)根據(jù)上述四式，利用比較系數(shù)法，可確定系數(shù)(2)系的原點(diǎn)在系的坐標(biāo)，將

和帶入上式中的