2013年4月自考《物理(工)》串講第十二章(1)


第十二章 狹義相對論基礎
從本章起,所學內容很多是新的物理概念和處理問題的方法,對于我們的學習來說,近代物理學并不是重點章節,大多是一些識記與領會等內容,因此在學習時主要要領會與記憶一些重要概念和結論等內容。
一、經典力學的時空觀,相對運動,伽利略變換(識記)
經典力學認為時間、空間和運動是彼此分離的,即絕對時空觀。伽利略相對性原理指明:一切彼此作勻速直線運動的慣性系,對于描寫運動的力學規律來說是完全等價的。就是說,不可能通過力學規律從中特別選出所謂的絕對靜止的慣性系。
伽利略變換式如下:
X'=Xvt
Y'=Y
Z'=Z
t'=t
二、狹義相對對基礎、洛倫茲變換(識記)
天才的物理學家愛因斯坦在提出了兩條基本原理:(1)相對性原理。(2)光速不變原理。這兩條原理構成了狹義相對論的理論基礎。
(1)相對性原理:每個物理定律在一切慣性參照系中具有完全相同的形式(一模一樣地進行著)。這說明運動描寫只有相對的意義,而絕對靜止的參照系是不存在的。在任一慣性系中所做的任何實驗,包括光學實驗,都不能確定系統本身的絕對運動。注意:伽利略的相對性原理只說“一切慣性系對力學規律是完全等價的。”而相對論相對論原理指出“一切慣性系對一切規律(包括力學、電磁學)是等價的。”所以它是伽利略相對性原理的推廣。
(2)光速不變原理:所測得的真空中的光速在任一慣性系中是完全相同的不變量。這一條是愛因斯坦引入的新的理論假設。
關于洛倫茲變換式,作一下記憶。變換式表明,時間和空間不是彼此獨立的,相對論的時空是互相聯系的,和運動速度也是不可分的。由洛倫茲變換式也可看出,不同慣性系彼此間的相對速度不可能超過真空中的光速c,光速c是運動的極限速度,這是由相對論得到的一個重要結論。
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