大学物理学教程（第二版）下册：15-2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式

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1、第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式 爱因斯坦的爱因斯坦的哲学观念：哲学观念：自然自然界应当是和谐而简单的界应当是和谐而简单的. 理论特色：理论特色：出于简单而归于出于简单而归于深奥深奥.Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家世纪最伟大的物理学家, 于于1905年和年和1915年先后创立了狭义相年先后创立了狭义相对论和广义相对论对论和广义相对论, 他于他于1905年提年提出了光量子假设出了光量子假设, 为此他于为此他于1921年年

2、获得诺贝尔物理学奖获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子他还在量子理论方面作出很多重要的贡献理论方面作出很多重要的贡献 .第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式一狭义相对论的基本原理一狭义相对论的基本原理 （1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有所有的惯性系中都具有相同的表达形式的惯性系中都具有相同的表达形式 . （2）光速不变原理：光速不变原理： 真空中的光速是常量，真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系它与光源或观察者的运动

3、无关，即不依赖于惯性系的选择的选择. 关键概念：相对性和不变性关键概念：相对性和不变性 . 相对性原理是自然界的普遍规律相对性原理是自然界的普遍规律. 所有的惯性参考系都是等价的所有的惯性参考系都是等价的 . 伽利略变换与伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符狭义相对论的基本原理不符 .第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式说明同时具有相对性，时间的量度是相对的说明同时具有相对性，时间的量度是相对的 . 和和光速不变光速不变紧密联系在一起的是：在某一惯性系紧密联系在一起的是：在某

4、一惯性系中中同时同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并一惯性系中观察，并不一定是同时不一定是同时发生的发生的 .第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式cv211二洛伦兹变换式二洛伦兹变换式z z yx xyvOO ss*) , , , (tzyx),(tzyxP)(12txtxxvvyy zz )(1222xctxcttvv 设设 ： 时，时， 重合重合 ; 事件事件 P 的时空的时空坐标如图所示坐标如图所示 .0

5、tt,OO 长度长度的测量是和的测量是和同时性同时性概念密切相关概念密切相关.第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式)(txxvyy zz )(2xcttv正正变变换换) (txxv yy zz ) (2xcttv逆逆 变变 换换 光速光速在在任何任何惯性惯性系中均为同一系中均为同一常量常量 ，利用它将时间测量与利用它将时间测量与距离测量联系起来距离测量联系起来 .z z yx xyvOO ss*) , , , (tzyx),(tzyxP第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论

6、物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式（1） 与与 成线性关系，但比例系数成线性关系，但比例系数 .（2） 时间不独立，时间不独立， 和和 变换相互交叉变换相互交叉. （3） 时，洛伦兹变换时，洛伦兹变换 伽利略变换。伽利略变换。 , txtx,1xtcv洛伦兹变换洛伦兹变换特点特点 意义：意义：基本的物理定律应该在基本的物理定律应该在洛伦兹变换洛伦兹变换下保下保持持不变不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动这种不变显示出物理定律对匀速直线运动的对称性的对称性 相对论对称性相对论对称性 .第十五章第十五章 狭义狭义 相对论相对论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）15 2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式* 三三 洛伦兹速度变换洛伦兹速度变换xxxucuu21vv)1 (2xyyucuuv)1 (2xzzucuuv正正 变变 换换xxxucuu21vvxyyucuu21vxzzucuu21v逆逆 变变 换换 光速不变光速不变cuxccccux)1 (2vv)