【正文】 691236939。x39。39。12 ???? ttt039。39。2212??????????xcttttv0139。139。y39。o1 2123691236939。x39。( 2222 tzyxS39。,39。( 1111 tzyx),( 2222 tzyx 系 (車廂參考系 ) S 系 ( 地面參考系 ) ),( 1111 tzyx事件 1 )39。,39。2222221211 ??????? ???vv?事件 2 )39。139。39。 同時的相對性： 事件 1 ：車廂 后 壁接收器接收到光信號 . 事件 2 ：車廂 前 壁接收器接收到光信號 . cuxcttxctt /。Sut)(xx ?z z?習超 : 習超 : 習超 : 習超 : ?討論： （ 1）時間與空間是緊密聯(lián)系的整體 （ 2）當 uc,洛倫茲變換式回到伽利略變換式 （ 3）光速是所有運動物體的最大運動速度 （ 4）物理規(guī)律在洛倫茲變換式下保持數(shù)學形式不變。 ?兩個假設(shè)解決了力學相對性原理在電磁場定律中出現(xiàn)的困難（光速不恒定，電磁學定律在不同慣性系中具有不同的形式） 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 真空光速測定實驗結(jié)果 1729 恒星光行差 1849 旋轉(zhuǎn)齒輪 1879 旋轉(zhuǎn)鏡 1948 Essen 微波諧振腔 1965 Kolibayev 光電測距儀 1972 Baird 甲烷激光 1974 Blaney 二氧化碳激光 球投出前 c?dcdt ??121 tt ???v??? c dt 2結(jié)果 :觀察者先看到投出后的球，后看到投出前的球 . 試計算球被投出前后的瞬間，球所發(fā)出的光波達到觀察者所需要的時間 . (根據(jù) 伽利略變換 ) 球投出后 v???cv?在上述兩個假設(shè)基礎(chǔ)上，愛因斯坦獲得了相對論的不同慣性系的時空變換式，即LorenzEinstain變換式： 同一物理事件在不同慣性系的測量結(jié)果的變換關(guān)系： 設(shè) S系，測量結(jié)果為（ x， y， z， t） 設(shè) S’系，測量結(jié)果為（ x’， y’， z’， t’） 兩者的關(guān)系為 : 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : Lorentz’s transformation )()(1122tuxtuxcux ????????? ?zzyy ???? ,????????????????????? xcutxcutcut222211?S 39。 狹義相對性原理：物理定律（力學的、電磁學的）對所有慣性系都具有相同的數(shù)學表達式。該原理所依賴的時空變換式與人們對時空性質(zhì)的理解有關(guān)；伽利略變換式體現(xiàn)了絕對時空觀，用絕對時空觀表達力學相對性原理。 1）實驗裝置圖 ?如果確實存在絕對慣性系，必定可以觀察到以太漂移現(xiàn)象，實驗結(jié)果以太漂移為零。于是人們認為，絕對慣性系中存在一種 絕對靜止 的物質(zhì)，稱為 以太 ，電磁波在以太中的傳播速度為真空中光速，電磁波就是 以太 振動；相對其他運動的慣性系，電磁波的速度必定與光速不同 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 于是， Michelson開始做實驗來研究這個問題，建立了邁克耳遜干涉儀。 zzyyxx ?????????邁克耳遜 —— 莫雷實驗 由于電磁場的麥克斯韋方程并不滿足力學相對性原理，表現(xiàn)為不同慣性系中電磁波的速度不一樣。,39。 tttt ??????（ 2）不同慣性系兩個物理事件的同時性具有絕對性。 mmFF ?? ??39。 結(jié)論： （ 1） 時間間隔與慣性系（的運動狀態(tài)）無關(guān) 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 39。39。39。zzyyxxu39。39。 S系 ： ； S’系 : 3. 伽利略速度變換式 4. 牛頓定律的不變性 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : amF ?? ? 39。 由力學相對性原理，得到兩個相對做勻速直線運動的們慣性系描述同一個物理事件的時空聯(lián)系： 設(shè) S系，測量結(jié)果為（ x， y， z， t） 設(shè) S’系，測量結(jié)果為（ x’， y’， z’， t’） 兩者的關(guān)系為 : 伽利略坐標變換式 tt ?? S 39。第十五章 狹義相對論基礎(chǔ) ?本章內(nèi)容的重點和難點： 回顧和理解經(jīng)典時空觀及其特點：經(jīng)典物理的相對性原理；伽利略（不同慣性系對同一物理事件的）時空變換關(guān)系式； 理解狹義相對論的基本原理：光速不變原理；相對論相對性原理；相對論的洛倫茲 ——愛因斯坦時空變換關(guān)系式； 理解和掌握相對論時空觀的若干結(jié)論：同時的相對性；長度收縮；運動時鐘延緩； 掌握狹義相對論的動力學基礎(chǔ)的一些結(jié)論：動量守恒定律；相對論時空中的牛頓第二定律質(zhì)量與速度的關(guān)系；質(zhì)量與能量的關(guān)系；能量與動量關(guān)系； 一、經(jīng)典物理學的相對性原理 伽利略相對性原理：一切彼此作勻速直線運動的慣性系，對于描述機械運動的力學規(guī)律而言，是完全等價的。 物理意義 （ 1）所有慣性系在描述力學運動規(guī)律中都是平等的；并不存在一個比其他慣性系更為優(yōu)越的慣性系；所有慣性系中，在伽利略變換下，物理定律的數(shù)學形式保持不變 （ 2）在一個慣性系內(nèi)部做任何力學實驗，都不能確定這個慣性系相對另一個慣性系是靜止還是勻速直線運動狀態(tài)。Sut)(xx ?z z? 力學規(guī)律在伽利略時空變換下，其數(shù)學形式保持不變。39。 amF ?? ?aa ?? ?39。??????????加速度： 1）經(jīng)典物理認為 :力和物體的質(zhì)量是與物體的運動狀態(tài)無關(guān)的量 .所以 根據(jù)伽利略不同慣性系的時空變換式，得不同慣性系兩個物理事件的時間間隔相等。,39。,39。 （ 3）空間間隔與慣性系（的運動狀態(tài)）無關(guān) 3）力學相對性原理體現(xiàn)絕對時空觀 ?空間間隔、時間間隔與慣性系（運動狀態(tài)）無關(guān)，具有絕對性 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 39。,39。如果實際是這樣的話，一定存在一個慣性系（稱為絕對慣性系），在那里，電磁波的傳播速度等于 30萬千米/秒。后來與Moreley合作。 ?實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在慣性系中，不管光源運動狀態(tài)如何，真空中光速都等于 c. 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 2. 邁克耳孫和莫雷實驗裝置 邁克耳孫和莫雷實驗示意圖 虛線表示地球運動方向 邁克爾孫 — 莫雷實驗 為了測量地球相對于 “以太” 的運動 , 1881年邁克爾孫用他自制的干涉儀進行測量 , 沒有結(jié)果 . 1887年他與莫雷以更高的精度重新做了此類實驗 ,仍得到零結(jié)果 , 即 未觀測到地球相對“以太”的運動 . 人們?yōu)榫S護 “以太” 觀念作了種種努力， 提出了各種理論 ，但這些理論或與天文觀察，或與其它的實驗事實相矛盾，最后均以 失敗 告終 . 實驗結(jié)果 未 觀察到地球相對于“以太”的運動 . 0??N儀器可測量精度 ?? ?? N理論預(yù)測 二、狹義相對論的兩個基本假設(shè)： 由于力學相對性原理對 Maxwell方程組的不適用， Einstain認為相對性原理的物理本質(zhì)不會錯。因此，愛因斯坦提出并推廣了力學相對性原理，用相對論時空觀表達相對論相對性原理，提出如下兩個假設(shè)，作為狹義相對論的物理基礎(chǔ)： 習超 : 習超 : 習超 : 習超 : 1） The principle on the constancy of the speed of light The speed of