大學(xué)物理(下)課件：14-3狹義相對論的基本原理洛侖茲變換

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

愛因斯坦在對空間和時間的物理意義進行了深入分析后，終于認識到“整個物理學(xué)的基礎(chǔ)可能需要從根本上加以改造。”他提出了同時性的相對概念，圓滿解決了整個困難，完成了狹義相對論的論文。

真空中的光速是常量，它與光源或觀測者的運動狀態(tài)無關(guān).1

相對性原理

物理定律在所有慣性系中都具有相同的表達形式.2

光速不變原理狹義相對論的基本原理不存在任何一個特殊的（例如“絕對靜止”的）慣性系.在一切慣性系中，光在真空中沿各個方向的速率恒為c.

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

狹義相對論的基本原理與實驗事實相符合.

愛因斯坦舍棄絕對時空觀而創(chuàng)立新的原理，雖然當時人們難以接受，但它卻是科學(xué)的，并且都被試驗一一驗證.自原理提出一百多年，還沒有發(fā)現(xiàn)一個試驗事實與之相違背.光速不變原理

在一切慣性系中，光在真空中的速率恒為c

，與光源的運動狀態(tài)無關(guān).光的傳播速度與光源的運動速度無關(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光速不變否定了絕對時空概念.3)觀念上的變革(相對性)時間標度長度標度質(zhì)量的測量討論*

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

時,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,在S′系中觀察:

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

<<

c

時洛倫茲變換簡化為伽利略變換.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、時間、空間時有密切聯(lián)系的、并相互影響的.2、由于必須是實數(shù)，故≤c時間、空間與物質(zhì)運動不可分割——四維時空光速是一切物體運動速度的極限洛倫茲（1853-1928）荷蘭物理學(xué)家洛倫茲坐標變換式是洛倫茲在1904年研究電磁場理論時提出的，當時未給予正確解釋。他以“以太”存在為前提，并認為只有t才代表真正的時間，而t'只是一個輔助的數(shù)學(xué)量。1905年愛因斯坦從狹義相對論基本原理出發(fā)，獨立導(dǎo)出來這個變換式，但這個變換式通常仍以洛倫茲命名。洛倫茲變換式的推導(dǎo)（了解）*尋找對同一客觀事件，兩個參考系中相應(yīng)的坐標值之間的關(guān)系.問題：重合，在約定的系統(tǒng)中，且在此發(fā)出閃光,經(jīng)一段時間光傳到P點（事件）.狹義相對論牛頓力學(xué)有在

v<<c情況下由光速不變原理：*兩式都等于0，他們只能差一個常數(shù)或慣性系不可分(1)由客觀事實是確定的：對應(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)系的原點在系的坐標，將

和帶入上式中的