高二物理競賽狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換和邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)課件

愛因斯坦的哲學(xué)觀念：自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡單的.

理論特色：出于簡單而歸于深奧.AlbertEinstein(1879–1955)20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家,于1905年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相對論和廣義相對論,他于1905年提出了光量子假設(shè),為此他于1921年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,他還在量子理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn).一狹義相對論的基本原理1）愛因斯坦相對性原理：物理定律在所有的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式.2）光速不變原理：真空中的光速是常量，它與光源或觀察者的運(yùn)動無關(guān)，即不依賴于慣性系的選擇.

關(guān)鍵概念：相對性和不變性.

相對性原理是自然界的普遍規(guī)律.

所有的慣性參考系都是等價的.

伽利略變換與狹義相對論的基本原理不符.說明同時具有相對性，時間的量度是相對的.

和光速不變緊密聯(lián)系在一起的是：在某一慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在相對于此慣性系運(yùn)動的另一慣性系中觀察，并不一定是同時發(fā)生的.二洛倫茲變換式*

設(shè)：時，重合;事件P的時空坐標(biāo)如圖所示.

長度的測量是和同時性概念密切相關(guān).正變換逆變換

光速在任何慣性系中均為同一常量，利用它將時間測量與距離測量聯(lián)系起來.*1）與成線性關(guān)系，但比例系數(shù).2）時間不獨(dú)立，和變換相互交叉.3）時，洛倫茲變換伽利略變換。

洛倫茲變換特點(diǎn)

意義：基本的物理定律應(yīng)該在洛倫茲變換下保持不變.這種不變顯示出物理定律對勻速直線運(yùn)動的對稱性——相對論對稱性

.一麥克斯韋方程組對伽利略變換不協(xié)變自牛頓定律建立起來以后，人們成功地解釋了力、熱、電、光、聲等現(xiàn)象，牛頓定律已達(dá)到了登峰造極的程度，人們對牛頓定律可以說是已經(jīng)達(dá)到了頂禮模拜、乃至迷信的程度。普遍認(rèn)為牛頓定律是萬能的。19世紀(jì)60年代麥克斯韋建立了解釋電磁現(xiàn)象的方程---MaxwellEqution。并導(dǎo)出了電磁波的方程。式中：C為真空中的光速如何看待這個電磁波和光速呢？由于牛頓定律在人們頭腦中的統(tǒng)治地位。人們很自然地要與曾用牛頓定律成功解釋過的機(jī)械波來類比。機(jī)械波電磁波(光）1）依靠彈性媒質(zhì)傳播，其波速由彈性模量和媒質(zhì)密度決定。如聲波在空氣中傳播2）波速是相對于和靜止媒質(zhì)保持相對靜止的參照系的波速。1）依靠彌漫宇宙的“以太”（Aether）傳播。C很大，故“以太”應(yīng)比鋼還硬且星體在其中運(yùn)動時要暢行無阻。2）C是相對“以太”參照系的速度“以太”是宇宙間的絕對靜止參照系。測得為：測得為：正于順風(fēng)與頂風(fēng)騎自行車感覺風(fēng)速不一樣一樣。uCuC風(fēng)GM1M2TG

M1

GG

M2

GG

M2M2

GM2M1GT設(shè)“以太”參考系為S系，實(shí)驗(yàn)室為系（從系看）儀器可測量精度

實(shí)驗(yàn)結(jié)果未觀察到地球相對于“以太”的運(yùn)動.1887年1930年19