《《物理學教學課件》4-1經(jīng)典力學的時空觀》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《物理學教學課件》4-1經(jīng)典力學的時空觀（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第 4 章 狹 義 相 對 論 基 礎 歷 史 背 景 19世 紀 末 電 磁 學 有 了 很 大 發(fā) 展 ， 1865年麥 克 斯 韋 (Maxwell)總 結(jié) 出 電 磁 場 方 程 組 ；預 言 了 電 磁 波 的 存 在 ， 并 指 出 其 速 率 各 向 均為 c (真 空 中 )； 1888年 赫 茲 (H ertz) 在 實 驗上 證 實 了 電 磁 波 的 存 在 。 這 顯 然 和 伽 利 略 變 換 矛 盾 ， 按 伽 利 略 變換 ， 光 速 在 一 個 參 考 系 中 若 是 c， 在 另 一 參 考系 中 必 不 是 c。 提 出 問 題 ： 電 磁 場 方 程 組

2、 在 哪 個 參 考 系 成 立 呢 ? 為 不 和 伽 利 略 變 換 矛 盾 ， 人 們 假 設 ： 宇 宙中 充 滿 了 叫 “ 以 太 (ether)” 的 物 質(zhì) ， 電 磁 波 靠 “ 以 太 ” 傳 播 。 電 磁 場 方 程 組 只 在 “ 以 太 ” 參 考 系 成 立 ； 電 磁 波 在 “ 以 太 ” 參 考 系 中 速 率 各 向 為 c。 按 伽 利 略 變 換 ， 電 磁 波 相 對 于 其 他 參 考 系(如 地 球 )速 率 就 不 會 各 向 均 勻 ， 而 和 此 參 考系 相 對 于 “ 以 太 ” 的 速 度 有 關(guān) 。 19世 紀 末 ， 很 多 精

3、確 的 實 驗 和 觀 察 (最 著 名的 是 Michelson-Morley實 驗 )都 得 出 完 全 否 定的 結(jié) 果 ， 在 任 何 參 考 系 中 測 得 的 光 在 真 空 中的 速 率 均 為 。 若 此 ， 如 在 地 球 上 測 光 速 ， 可 能 c或 c 還 是 電 磁 規(guī) 律 符 合 相 對 性 原 理 而 伽 利 略 變 換 該 修 正 ? 愛 因 斯 坦 (Einstein)深 入 分 析 了 此 問 題 ， 于1905年 發(fā) 表 了 論 動 體 的 電 動 力 學 作 出了 對 整 個 物 理 學 都 有 變 革 意 義 的 回 答 。 是 伽 利 略 變 換

4、正 確 而 電 磁 規(guī) 律 不 符 合 相 對 性 原 理 ? 4-1 經(jīng) 典 力 學 的 時 空 觀一 、 絕 對 時 空 觀 1） 時 間 間 隔 的 測 量 是 絕 對 的 ， 即 兩 事 件 的時 間 間 隔 在 不 同 的 慣 性 系 中 是 相 同 的 , 稱 絕 對時 間 。 2） 空 間 間 隔 的 測 量 是 絕 對 的 ， 即 兩 事 件 的空 間 間 隔 在 不 同 的 慣 性 系 中 是 相 同 的 , 稱 絕 對空 間 。 二 、 伽 利 略 變 換設 系 相 對 于 系 以 勻 速 沿 軸 正 方 向 運 動S S u x0t t 時兩 坐 標 系 原 點 重 合

5、則 t 時 刻 tt zz yy utxx tt zz yy utxx或 速 度 變 換 公 式 討 論 ： 伽 利 略 變 換 是 建 立 在 絕 對 時 空 觀 基 礎 上 的 。v vv vv vx xy yz z u v v v v v v x xy yz z u 或 將 兩 個 不 同 參 照 系 中 的 觀 察 值 放 在 一 起 相 加是 有 問 題 的 ， 除 非 空 間 間 隔 在 不 同 的 慣 性 系 中是 相 同 的 ， 即 承 認 絕 對 的 時 空 觀 三 、 力 學 的 相 對 性 原 理 力 學 的 所 有 規(guī) 律 在 任 意 的 慣 性 系 中 都是 相 同 的 。 或 者 說 ， 對 于 力 學 規(guī) 律 ， 所 有慣 性 系 都 是 平 等 的 。 例 ： 在 兩 相 互 作 勻 速 直 線 運 動 的 慣 性系 中 ,牛 頓 運 動 定 律 具 有 相 同 的 形 式 . zz aa yy aa xx aa 加 速 度 變 換aa amF amF