- 2.25 MB
- 2021-05-26 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
第十五章 相对论简介
15.1 相对论的诞生
牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的三条定
律,这一理论形成于十七世纪,在以后的两个多世
纪里,牛顿力学对科学和技术的发展起了巨大的推
动作用,同时自身也得到了很大发展。但是,进入
二十世纪,物理学研究的领域开始深入到了微观高
速领域,这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适
用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长期认
为是不言自明的基本观念作出根本性的变革,物理
学需要一场革命!
二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从经
典物理向近代物理变革的标志
20世纪最伟大的科学家 爱因斯坦
一、经典的相对性原理
1、惯性系:
牛顿运动定律成立的参考系
相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的
另一个参考系也是惯性系
2、伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的
还可表述为:在一个惯性参考系内进行的
任何力学实验都不能判断这个惯性系是否
相对于另一个惯性系做匀速直线运动;或
者说,任何惯性系都是平权的。
牛顿的伽利略相对性原理是作为基本假设提
出来的,它之所以为人们接受承认,一方面是牛
顿力学在解决力学问题获得的巨大功;另一方面
观察结果与人们的经验相符。
但是十九世纪中叶,人们在研究与物体运
动有关的电磁现象时,发现在电磁现象的规律
不符合相对性原理
其中最典型的就是光速的问题
不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同,
物体在空间移动这一概念也是相对的.
在不同参
考系中观
察物体的
运动情况
光速恒定的特性,同运动的相对性原理之间
似乎产生了矛盾?
但是实验现象表明,不论光源和观察
者做怎样的相对运动,光速都是恒定的.
v
光速= c 光速= vc
这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实,
最著名的是1887年迈克尔逊和莫雷所做的实验。它
们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和测量
者的相对运动无关,亦即与参照系无关。
可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.
任何参照系中测得的光在真空的速率
都应该是这一数值
1810992 mSc .
当时人们为了解决这个困难,提出了三种可能:
(1)麦克斯韦电磁理论有错,正确的电磁方程组应
满足伽利略不变性。
(2)牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对,但麦克斯
韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。
(3)牛顿力学与伽利略变换不对,应存在某种变换,
麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。
这意味着经典牛顿力学要作修改,修改后的力学
方程在新的变换下具有不变性。
二、相对性原理与电磁规律
19世纪后半叶和20世纪初,物理学家们曾经
猜想,有一种叫做以太的介质,弥漫在宇宙中,
它是电磁波传播时所需要的介质,拿以太做参考
系时麦克斯韦的电磁理论才成立.今天看来,以
太是某一特殊参考系的代表.麦克尔逊实验表明
不存在这样的特殊参考系,实际上就是宣布宇宙
间不存在以太.
麦 克 尔 逊
莫 雷 实 验
上述的矛盾使物理学家面临两个选择,
一是修正现有的理论,去迎合实验结果
(这相对比较容易,但常常无效); 另一
种主张彻底摆脱“麦克斯韦电磁理论只适
用于某一特殊的惯性系”,创立全新的理
论。爱因斯坦、庞加莱等人选择了后
者.并提出了两个假设:
三、狭义相对论的两个基本假设
1、狭义相对性原理
在不同的惯性参考系,一切物理规律都
是相同的
2、光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参考系中是
相同的,光速与光源、观察者间的相对运
动没有关系。
就是在看来如此简单且最一般的两个假设的
基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论——狭
义相对论
对两个基本原理的正确理解
①自然规律不仅包括力学规律,还包括电磁
学规律等其他所有的物理学规律;
②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于
光源或观察者的运动,也不依赖于光的传
播方向
③几十年来科学家采用各种先进的物理技术
测量光速,结果都不违背光速不变原理。
小 结
一、伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的
二、相对性原理与电磁规律发生矛盾
三、狭义相对论的两个基本假设
1、狭义相对性原理
在不同的惯性参考系,一切物理规律都是相同的
2、光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的,
光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
相关文档
- 高中物理新课标人教版教学课件:第72021-05-2640页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第62021-05-2627页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第72021-05-2636页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第72021-05-2428页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第52021-05-2430页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第52021-05-2421页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第52021-05-2429页
- 高中物理新课标人教版教学课件:第62021-05-2318页
- 高等数学的教学课件 1-1(函数)2021-05-1752页
- 高等数学的教学课件 1-3(函数的极限2021-05-1743页