《狭义相对论》运动学和动力学讲义

singhua University 狭义相对论(-) 相对论运动学 陈信义编2005.1

陈信义 编 2005.1 狭义相对论（一） 相对论运动学

§1光速不变和爱因斯坦相对性原理 S↑+S火车 V=C-n C “追光实验” 按照伽利略变换 光的传播速度,真的与参考糸有关吗?

7 §1 光速不变和爱因斯坦相对性原理 v  c  u 按照伽利略变换 光的传播速度，真的与参考系有关吗？ S S' u c 火车 “追光实验” v ' = c-u?

光速不变原理 电磁学理论给出真空中电磁波的传播速度为 其中E和A都是与参考系无关的常数。 真空中光速与参考糸无关(即与光源的运动 和观察者的运动无关),不服从伽利略变换。 1983年国际规定:真空中的光速为物理常数 c=299792458ms1 1m是光在真空中1299792458秒内所经过的 距离

8 1 00 c  电磁学理论给出真空中电磁波的传播速度为 一、光速不变原理 其中 0 和0 都是与参考系无关的常数。 真空中光速与参考系无关（即与光源的运动 和观察者的运动无关），不服从伽利略变换。 1m是光在真空中1/299792458秒内所经过的 距离。 1983年国际规定：真空中的光速为物理常数 m 1 299 792 458 s  c 

二、光速不变原理的实验验证 1、 Michelson- Moray实验(1881-1887) 当时认为光在“以太”( ether)中以速度c 传播设“以太”相对太阳静止。 ∠%地球公转实验目的:干涉仪转 90°,观测干涉条紋是 sai pl 否移动? 实验结果:条紋无移动 (季结票)。以太不存在 干涉条紋 ,光速与参考糸无关

9 1、Michelson-Morlay 实验（1881–1887） 当时认为光在“以太”（ether）中以速度c 传播。 实 验 目 的 ： 干 涉 仪 转 90° ，观测干涉条纹是 否移动？ 实验结果：条纹无移动 (零结果)。以太不存在 ，光速与参考系无关。 S A B L1 L2  干涉条纹 P 地球公转 u 二、光速不变原理的实验验证 设“以太”相对太阳静止

地球公转按照伽利略速度变换 B PAP 2 c-u'ctu c(1-u7 22) Sn pl V,=VC-u 2L 2L PBP u2 c1-u/ △t=t L PBP PAP 2 2/c u/C 干涉仪转90°后,时间间隔变成 △t'=t 2 L1 PBP PAP n2c21-m2/c2

10              2 2 1 2 2 2 1 1 2 u c L u c L c t t t PBP PAP (1 ) 2 2 2 1 1 1 c u c L c u L c u L tPAP       2 2 v  c u S A B L1 L2  P 地球公转 u 2 2 2 2 2 2 1 2 2 c u c L c u L tPBP                     2 2 1 2 2 2 1 1 2 u c L u c L c t t t PBP PAP 干涉仪转90°后 按照伽利略速度变换 ，时间间隔变成