大學(xué)物理學(xué)教程（第二版）下冊：15-2 狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式

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1、第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式 愛因斯坦的愛因斯坦的哲學(xué)觀念：哲學(xué)觀念：自然自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡單的界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡單的. 理論特色：理論特色：出于簡單而歸于出于簡單而歸于深奧深奧.Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家, 于于1905年和年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相年先后創(chuàng)立了狹義相對論和廣義相對論對論和廣義相對論, 他于他于1905年提年提出了光量子假設(shè)出了光量子假設(shè), 為此他于為此他于1921年年

2、獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng), 他還在量子他還在量子理論方面作出很多重要的貢獻(xiàn)理論方面作出很多重要的貢獻(xiàn) .第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式一狹義相對論的基本原理一狹義相對論的基本原理 （1）愛因斯坦相對性原理：物理定律在愛因斯坦相對性原理：物理定律在所有所有的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式 . （2）光速不變原理：光速不變原理： 真空中的光速是常量，真空中的光速是常量，它與光源或觀察者的運(yùn)動無關(guān)，即不依賴于慣性系它與光源或觀察者的運(yùn)動

3、無關(guān)，即不依賴于慣性系的選擇的選擇. 關(guān)鍵概念：相對性和不變性關(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(jià)的所有的慣性參考系都是等價(jià)的 . 伽利略變換與伽利略變換與狹義相對論的基本原理不符狹義相對論的基本原理不符 .第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式說明同時(shí)具有相對性，時(shí)間的量度是相對的說明同時(shí)具有相對性，時(shí)間的量度是相對的 . 和和光速不變光速不變緊密聯(lián)系在一起的是：在某一慣性系緊密聯(lián)系在一起的是：在某

4、一慣性系中中同時(shí)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在相對于此慣性系運(yùn)動的另發(fā)生的兩個(gè)事件，在相對于此慣性系運(yùn)動的另一慣性系中觀察，并一慣性系中觀察，并不一定是同時(shí)不一定是同時(shí)發(fā)生的發(fā)生的 .第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式cv211二洛倫茲變換式二洛倫茲變換式z z yx xyvOO ss*) , , , (tzyx),(tzyxP)(12txtxxvvyy zz )(1222xctxcttvv 設(shè)設(shè) ： 時(shí)，時(shí)， 重合重合 ; 事件事件 P 的時(shí)空的時(shí)空坐標(biāo)如圖所示坐標(biāo)如圖所示 .0

5、tt,OO 長度長度的測量是和的測量是和同時(shí)性同時(shí)性概念密切相關(guān)概念密切相關(guān).第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式)(txxvyy zz )(2xcttv正正變變換換) (txxv yy zz ) (2xcttv逆逆 變變 換換 光速光速在在任何任何慣性慣性系中均為同一系中均為同一常量常量 ，利用它將時(shí)間測量與利用它將時(shí)間測量與距離測量聯(lián)系起來距離測量聯(lián)系起來 .z z yx xyvOO ss*) , , , (tzyx),(tzyxP第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論

6、物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式（1） 與與 成線性關(guān)系，但比例系數(shù)成線性關(guān)系，但比例系數(shù) .（2） 時(shí)間不獨(dú)立，時(shí)間不獨(dú)立， 和和 變換相互交叉變換相互交叉. （3） 時(shí)，洛倫茲變換時(shí)，洛倫茲變換 伽利略變換。伽利略變換。 , txtx,1xtcv洛倫茲變換洛倫茲變換特點(diǎn)特點(diǎn) 意義：意義：基本的物理定律應(yīng)該在基本的物理定律應(yīng)該在洛倫茲變換洛倫茲變換下保下保持持不變不變 . 這種不變顯示出物理定律對勻速直線運(yùn)動這種不變顯示出物理定律對勻速直線運(yùn)動的對稱性的對稱性 相對論對稱性相對論對稱性 .第十五章第十五章 狹義狹義 相對論相對論物理學(xué)教程物理學(xué)教程（第二版）（第二版）15 2 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式* 三三 洛倫茲速度變換洛倫茲速度變換xxxucuu21vv)1 (2xyyucuuv)1 (2xzzucuuv正正 變變 換換xxxucuu21vvxyyucuu21vxzzucuu21v逆逆 變變 換換 光速不變光速不變cuxccccux)1 (2vv)