狭义相对论 第六章第 狭义相对论基本 洛仑兹变换 河北师范大学重点建设课程
第六章第二节 河北师范大学重点建设课程 狭义相对论基本原理 洛仑兹变换
§2狭义相对论的基本原理洛仑兹变换 基本原理(两个公理) 1相对性原理( relativity principle) 一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形题 -切惯性系都等价,不存在特殊的绝对的惯性系。 2光速不变原理 (principle of constancy of light velocity) 真空中光速相对任何惯性系沿任何一个方向大小恒为C 且与光源运动速度无关。c=299792458m/s (3)它否定了伽利略变换,即否定了经典时空观。(2)光的速 度大小与参照系无关,但方向在不同参照系中可以不同。() 光速数值不变,则不同参照系中时间、空间、尺度要发生关 系。 可回回回四
真空中光速相对任何惯性系沿任何一个方向大小恒为C， 且与光源运动速度无关。 一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形式； 一切惯性系都等价，不存在特殊的绝对的惯性系。 §2 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换 1 相对性原理（relativity principle） c = 299792458m/ s 2 光速不变原理 (principle of constancy of light velocity) 一 基本原理（两个公理） 核心 问题 ⑴ 它否定了伽利略变换，即否定了经典时空观。 ⑵ 光的速 度大小与参照系无关，但方向在不同参照系中可以不同。⑶ 光速数值不变，则不同参照系中时间、空间、尺度要发生关 系。 机动 目录 上页 下页 返回 结束
光速不变将导致同时的相对性 按经典理论,在一个参考系中同时发生的两件事 在另一系中仍为同时发生。但按相对论理论,同时 具有相对性,即在另一系中可能不同时发生。 ∑ 系观测 A与B同 A 收到光信 C B =2C… ∑系观测A 先收到光 ∑ ■■■■ A B C 鲁 可回回回四
光速不变将导致同时的相对性 按经典理论，在一个参考系中同时发生的两件事， 在另一系中仍为同时发生。但按相对论理论，同时 具有相对性，即在另一系中可能不同时发生。 Σ’ 系观测 A与B同时 收到光信 号 Σ系观测A 先收到光 信号 l = 2C A B v C C A B C C 机动 目录 上页 下页 返回 结束
二问间隔不变性 1、事件 在无限小空间,无限小时间闻隱内发生的物质运动过程,称 件,一般用P来表示。在某一个参考系中可以表示为P(x乙以 (直角坐标系)。 2、经典理论的空间间隔(距离)与时间间隔 x2-x)+(12-y)2+(2-21)2=V(x2-x)2+(y2-y1)+(2-)22 3、相对论理论中定义时空间隔 考察光在真空中传播过程的发射和接收两件事P和Q光信号 ∑:(x2-x)+(2-y1)2+(=2-21)=c2(2-1)2 联系的 令s2=c(2-1)2-(2-x)+2-y)+(2-月]=0两事件 2 C -),s为不 变量 S=C 2-(x2-x)+(02-y:)+(2- 机动目录上页下页返
二 间隔不变性 1、事件 在无限小空间，无限小时间间隔内发生的物质运动过程，称 为事件。或说在某一时刻，某一空间上发生的某一事件称为事 件，一般用P来表示。在某一个参考系中可以表示为P(x,y,z,t) （直角坐标系）。 2、经典理论的空间间隔（距离）与时间间隔 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 (x − x ) + (y − y ) + (z − z ) = (x − x ) + (y − y ) + (z − z ) 2 1 2 1 t −t = t −t 3、相对论理论中定义时空间隔 考察光在真空中传播过程的发射和接收两件事P1和P2 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 : x − x + y − y + z − z = c t − t ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 : x − x + y − y + z − z = c t −t ( ) ( ) ( ) ( ) 0 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 令 s = c t − t − x − x + y − y + z − z = ( ) ( ) ( ' ' ) ( ' ' ) 0 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 令 s = c t − t − x − x + y −y + z −z = 光信号 联系的 两事件 S 2为不 变量 机动 目录 上页 下页 返回 结束
定义时空间隔(间隔) 相对论时空理论的 个重要基本概念 s2=0两事件可用光信号联系 物理含义 s2<0两事件不能用光信号联系,可认为无因果关系 s2>0两事件用小于光的信号联系(因果关系的必要条件) 4、间隔不变性 (1)时空基本属性的两条基本假设: ①空间均匀性选择时空任意一点作为坐标系的原点,任一 时间为起点都不应改变物理规律,即空间是平权的,没有特 殊点存在。 ②空间各向同性选择不同取向的坐标轴都不会影响物理规 律,即空间不存在一个特殊的方向,各方向都是平权的。 机动目录上页下页返回结束
( ) [( ) ( ) ( ) ] 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 s = c t −t − x − x + y − y + z − z 定义时空间隔（间隔）： s 2 0 两事件用小于光的信号联系（因果关系的必要条件） 0 2 s = 两事件可用光信号联系 0 2 s 两事件不能用光信号联系，可认为无因果关系 相对论时空理论的 一个重要基本概念， 它将时间与空间统 一起来，有深刻的 物理含义。 4、间隔不变性 ① 空间均匀性 选择时空任意一点作为坐标系的原点，任一 时间为起点都不应改变物理规律，即空间是平权的，没有特 殊点存在。 ② 空间各向同性 选择不同取向的坐标轴都不会影响物理规 律，即空间不存在一个特殊的方向，各方向都是平权的。 （1）时空基本属性的两条基本假设： 机动 目录 上页 下页 返回 结束