狭义相对论的产生-两个基本原理解析PPT教学课件
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狭义相对论的产生-两个基本原理解析PPT精品课件
时间延缓（Time Dilation ）
2021/3/1
7
二、狭义相对论的一些结论：
相对质量
mm0
4
3 2
1
uc
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
回旋加速器 （Cyclotron）
2021/3/1
电子质量随速度的变化 8
二、狭义相对论的一些结论：
相对论多普勒效应（Relativistic Doppler Effect）
坚持批判思想
2021/3/1
15
一. 狭义相对论的产生 ４.两个基本原理（Two Principles of Special
Theory of Relativity）
（1）相对性原理（The Relativity Principle） 物理规律在所有的惯性系中具有相同的 表达形式．
（2）光速不变原理（The Speed of Light Principle）
真空中的光速是常量，与光源或观测者的 运动无关.
2021/3/1
16
二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
线性变换
s s'
y y'
1.运动方程线性（惯性系）；
2.时间、空间均匀且各向同性
v
* P (x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x'a(v)xvt o o'
（2）电磁学规律与绝对时空观的矛盾
真空中光速不变与Galileo速度变换式； Maxwell 方程组不满足相对性原理。（追光实验）
（3）矛盾的解决 电磁学规律正确，需建立新的时空变换关系；
2021/3/1
7
二、狭义相对论的一些结论：
相对质量
mm0
4
3 2
1
uc
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
回旋加速器 （Cyclotron）
2021/3/1
电子质量随速度的变化 8
二、狭义相对论的一些结论：
相对论多普勒效应（Relativistic Doppler Effect）
坚持批判思想
2021/3/1
15
一. 狭义相对论的产生 ４.两个基本原理（Two Principles of Special
Theory of Relativity）
（1）相对性原理（The Relativity Principle） 物理规律在所有的惯性系中具有相同的 表达形式．
（2）光速不变原理（The Speed of Light Principle）
真空中的光速是常量，与光源或观测者的 运动无关.
2021/3/1
16
二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
线性变换
s s'
y y'
1.运动方程线性（惯性系）；
2.时间、空间均匀且各向同性
v
* P (x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x'a(v)xvt o o'
（2）电磁学规律与绝对时空观的矛盾
真空中光速不变与Galileo速度变换式； Maxwell 方程组不满足相对性原理。（追光实验）
（3）矛盾的解决 电磁学规律正确，需建立新的时空变换关系；
大学物理狭义相对论基础全部内容ppt课件
c29979214 .25m 8s-1
.
33
▲ 揭示出真空的对称性质：对于光的传播而言， 真空各向同性，所有惯性系彼此等价。
▲ c 是自然界的极限速率
1962年 贝托齐实验
贝托齐实验结果
速率极限：指能量和信息传播速率的极限。
.
34
二.洛仑兹变换
1.坐标变换
S系P x,y,z,t 寻找 对同一客观事件 P，
行星的自转或公转；单摆；晶体振动；分子、原 子能级跃迁辐射……
国际单位：“秒”
与铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的 辐射周期的9192631700倍（精确度 1012~1013）
校钟操作：
O
A
B
l
l
.
14
由此在一个惯性系中的不同地点建立统一的时间坐标：
y
对不同惯性系
伽利略变换中我们默认了
S系 P x ,y ,z,t
两个惯性系中相应的 坐标值之间的关系。
S系
y
o z
S 系
y
up
o z
当 tt时0 ，
由 o( o发出)光信号，
x 光信号到达 P ：
x
S: P(x, y,z,t)
S: P(x, y,z,t)
.
35
S y S y′
u • P (x, y, z,t)
在 S, S中，
r
r P(x,y,z,t) 真空中光速均为 c
以分子运动为基础的微观理论(统计物理学)
.
4
物理学家感到自豪而满足，两个事例：
在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要 做一些零碎的修补工作就行了。也就是在测量数据的 小数点后面添加几位有效数字而已。
狭义相对论的基本原理PPT课件
个光信号。 经一段时间，光传到 P点。
我们可以把光到达P点看作一个事件。而事件是在一 定的空间和时间中发生的，可以用时空坐标来表示。
S P x,y,z,t 寻找 对同一客观事件，两
个参照系中相应的坐
S P x ,y,z,t
标值之间的关系。
.
4
1.洛仑兹坐标变换 •由光速不变原理：
x2y2z2c2t2 (1 )
S S u
P
xx O O’ ’
x 2y 2 z2 c2 t2(2 )
站在S和S/的人都认为自 己是静止不动的，而且
•由发展的观点：
光速也不变的。
u<<c 情况下，狭义 牛顿力学 yy zz
•由于客观事实是确定的：
x,y,z,t对应唯一的 x,y,z,t
下面的任务是，根据
设： x xt (3 )上述四式，利用比较
例2、设想一飞船以0.80c的速度在地球上空飞行， 如果 这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体 相对飞船速 度为0.90c 。问：从地面上看，物体速度多大？
解： 选飞船参照系为S’系。 地面参照系为S系。
S S’ u
u0.80 c vx 0.90c
X(X’)
由洛仑兹速度变换关系可得：
vx
vx u
1
u c2
v x
0.90c0.80c 10.800.90
0.99c
.
13
下面我们来考察空间中的两个不同事件。
3.两个事件的时空关系
对于不同的两个事件：
S
事件1
(x1 , t1 )
事件2
x2,t2
S
x1 ,t1
x2 ,t2
两事件时间间隔 t t2t1 tt2 t1
大学物理-第七讲-狭义相对论基本原理-相对论的时空观PPT课件
在地面参考系S上看,
-的寿命是两地时,记作△t
Δ t Δ t 2 106
x
1
u2 c2
1 0.9982
x
3.16 105 s
它比原时 2×10-6 s 约长16倍！
按此寿命计算,它在这段时间里，在地面系走的距离 为 u△t =2.994×108×3.16×10-5 = 9461 m
（所以能到地面，与实验一致）
我们记 （原时） △t ’= 2×10-6s
若没有时间延缓效应,它们从产生到衰变掉 的时间里，是根本不可能到达地面的实验室的：
因为，它走过的距离只有
u△t’=2.99×108×2×10-6 = 600 m！
但事实是, 介子到达了地面实验室！
这可用时间延缓效应来解释：
将运动参考系S’建立在 -上,
y y
z z
t t
v v - u a a
— 伽利略变换
牛不顿同力惯学 性中 系力 中和F质 量m都a 与的参形考式系不变的。选择无关，所以在
这表明伽利略变换和力学相对性原理是一致的 。 力学实验无法判定一个惯性系的运动状态
二、经典理论遇到的困难
19世纪下半叶，得到了电磁学的基本规律即麦克斯韦 电磁场方程组,不具有伽利略变换下形式不变的特点。
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
于是测得动长 l = x4 - x3 = u△t
△t = ？
△t = l /u
△t = l /u ----（1）
在S’系: 设这两个事件的时间间隔为 △t’。
第6章狭义相对论(完全版1)PPT课件
*
9
a´ = a
经典力学认为,物体的质量与运动无关，于是有 Fm 'am aF
S
S
这就是说, 力学规律(牛顿运动定律)对一切惯性 系来说,都具有相同的形式;或者说, 在研究力学规 律时，一切惯性系都是等价的。力学规律(牛顿运 动定律)在伽利略变换下的这种不变性，叫做力学 相对性原理，或伽利略相对性原理。
绝对空间的传统观点。
飞行，宇船0.8c），那么飞船上测得的长度为
0.6米！！
大家对牛顿经典力学比较熟悉，牛顿经典力学适用
于宏观、低速运动。就是包括航天科技的科学试验也服
从牛顿力学。尽管火箭速度很大，但用经典力学去研究
不会出现偏差。因为火箭的速度和光速比较，还是太小
太小。
*
5
我们来看看牛顿的经典时空观：
1 时间间隔与参考系无关 所有的惯性参考系中对两事件的时间间隔测量
结果相同。时间的长短与参考系无关。 时间间隔是绝对的。
2 空间的长短与参考系无关 所有的惯性参考系中对两事件的空间间隔测量
结果相同。空间间隔的长短与参考系无关。
空间间隔是绝对的。
*
6
3 同时性与参考系无关 如果在一个惯性参照系下看，某两个事件
同时发生；在另一个惯性系下，该二事件仍然
同时发生。 同时性是绝对的。
第6 章
狭义相对论
Einstein (1879—1955)
(special relativity)
(6)
*
1
相对论和量子理论是20世纪物理学的两个最伟 大的科学发现。我们首先介绍相对论，再讨论量子 论。
爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对 论。前者分析时空的相对性,建立高速运动力学方 程;后者论述弯曲时空和引力理论。
第3章 狭义相对论_PPT课件
相对性原理
物理规律对所有惯性系都是 一样的，不存在任何一个特 殊的（例如“绝对静止”的） 惯性系。
伽利略坐标变换
tt'0
o 与 o' 重合
位置坐标变换公式
s y s' y'
y y ' u
ut
x'
o
z z1
o'
z' z'
x
*
P(x, y, z,t) (x', y', z',t)
x' x
x'xut
y' y
1
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，”于是一切都成 为光明。
后人续写道: 上帝说完多少年之后，魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，” 于是一切又回到黑暗中。
牛顿: Newton
爱因斯坦: Einstein
绝对时空观 伽利略变换 1
现代时空观 洛伦兹变换
经典力学的相对性原理
(对于不同的惯性系，对于运动 的描述是相对的，但是力学的 基本定律---牛顿定律，其形式 都是一样的。）
爱因斯坦相对性原理、光速不变
一、 狭义相对论的两条基本原理
1.相对性原理
1
物理规律对所有惯性系都是一样的，不存在任何 一个特殊的（例如“绝对静止”的）惯性系。 2.光速不变原理
在一切惯性系中，光在真空中的速率恒为c ，与 光源的运动状态无关。
洛伦兹坐标变换
tt'0
o 与 o' 重合
x' xut (xut) 12
a
a
du
dt
若u＝常矢量
S 系中：
Fma
FFm mS 系中：S系中1： F m a
第八章-狭义相对论基础PPT教学课件
第五篇 近 代 物 理 学 基 础
十九世纪末，经典物理学（力学、电磁学、光学、 热学）已发展到相当完善的阶段，但一些新的实验 事实却对经典物理学产生了新的冲击。
一个是迈克尔孙—莫雷实验否定了绝对参照系（以 太）的存在；另一个是热辐射现象不能用经典物理 学的理论加以解释。前者导致了狭义相对论的诞生； 而后者则最终产生了量子理论。
…… ……
2020/10/16
13
§8-2 狭义相对论的两个基本原理
1905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文 中提出了狭义相对论的两个基本假设，从而建立了 相对论理论。而牛顿力学则作为相对论在低速情况 下的一个特例。
2020/10/16
14
(1) 狭义相对性原理：
物理定律的形式（力的、光的、电磁的等）在 所有惯性系中都是相同的。即所有惯性参照系 都是等价的。
2020/10/16
16
1、同时的相对性：
设一列车固定于S’系，车厢中部有一 闪光灯M’。A’、B’为固定于车厢两端 完全同步的时钟。且M’A’ = M’B’。某 时刻由M’发出一闪光信号。
Y Y'
S系 S’系
u
A'
M'
B'
o o' u c Z Z'
2020/10/16
3
➢经典时空观
(1) 伽利略变换和经典时空观
➢相对论时空观
(2) 狭义相对论的两个基本原理 (3) 同时的相对性、时间延缓、长度收缩 (4) 洛仑兹变换和相对论时空观 (5) 相对论速度变换
➢狭义相对论动力学
(6) 狭义相对论动力学基础
2020/10/16
4
§8-1 伽利略变换、经典时空观
十九世纪末，经典物理学（力学、电磁学、光学、 热学）已发展到相当完善的阶段，但一些新的实验 事实却对经典物理学产生了新的冲击。
一个是迈克尔孙—莫雷实验否定了绝对参照系（以 太）的存在；另一个是热辐射现象不能用经典物理 学的理论加以解释。前者导致了狭义相对论的诞生； 而后者则最终产生了量子理论。
…… ……
2020/10/16
13
§8-2 狭义相对论的两个基本原理
1905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文 中提出了狭义相对论的两个基本假设，从而建立了 相对论理论。而牛顿力学则作为相对论在低速情况 下的一个特例。
2020/10/16
14
(1) 狭义相对性原理：
物理定律的形式（力的、光的、电磁的等）在 所有惯性系中都是相同的。即所有惯性参照系 都是等价的。
2020/10/16
16
1、同时的相对性：
设一列车固定于S’系，车厢中部有一 闪光灯M’。A’、B’为固定于车厢两端 完全同步的时钟。且M’A’ = M’B’。某 时刻由M’发出一闪光信号。
Y Y'
S系 S’系
u
A'
M'
B'
o o' u c Z Z'
2020/10/16
3
➢经典时空观
(1) 伽利略变换和经典时空观
➢相对论时空观
(2) 狭义相对论的两个基本原理 (3) 同时的相对性、时间延缓、长度收缩 (4) 洛仑兹变换和相对论时空观 (5) 相对论速度变换
➢狭义相对论动力学
(6) 狭义相对论动力学基础
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4
§8-1 伽利略变换、经典时空观
大学物理第四章狭义相对论基础描述PPT课件
20
②当 u时c，
略变换：
x x ut
y y
z z
t t
1
u c
2 2
洛 1仑兹变换可以简化为伽利
x x ut y y z z t t
即伽利略变换是洛仑兹变换在低速时的近似。
可见洛仑兹变换有更为普遍的意义。
性系都是等价的。
--伽利略相对性原理
2.力学规律在所有惯性系中相同数学表达形式。
3.时间和空间都是绝对的，无关联的。
4
二、伽利略变换 在参考系中发生的一个物理事件要用四个坐标
（x、y、z、t）来描述。
设S系和S'系都是惯性参照系，且：
S'系相对于S系沿x轴以速度u 运动，
开始时t=t' =0坐标原点O和O'重合。
二、爱因斯坦假设 1.1905年爱因斯坦在他的论文中，大胆地提出 两条假设，这就是狭义相对论的基本原理。 2.两条基本假设： （1）相对性原理
在所有惯性系里，一切物理定律都相同。 即：具有相同的数学表达式。
所有惯性系都是等价的。
这是牛顿相对性原理的推广。即在所有惯性系里 ，不但力学定律成立，而且电磁定律、光的定律 、原子物理定律和其它物理定律都同样成立。 13
揭示了时间、空间与引力的关系。
相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动 这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时 空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美 的科学体系。
3
4-1 力学相对性原理 伽利略变换
一、 力学相对性原理
1.表述：描述力学现象的规律不随观察者所选的
惯性系而改变，或者说，研究力学规律时一切惯
x
1 2
1 2
18
①两坐标间的变换关系：
②当 u时c，
略变换：
x x ut
y y
z z
t t
1
u c
2 2
洛 1仑兹变换可以简化为伽利
x x ut y y z z t t
即伽利略变换是洛仑兹变换在低速时的近似。
可见洛仑兹变换有更为普遍的意义。
性系都是等价的。
--伽利略相对性原理
2.力学规律在所有惯性系中相同数学表达形式。
3.时间和空间都是绝对的，无关联的。
4
二、伽利略变换 在参考系中发生的一个物理事件要用四个坐标
（x、y、z、t）来描述。
设S系和S'系都是惯性参照系，且：
S'系相对于S系沿x轴以速度u 运动，
开始时t=t' =0坐标原点O和O'重合。
二、爱因斯坦假设 1.1905年爱因斯坦在他的论文中，大胆地提出 两条假设，这就是狭义相对论的基本原理。 2.两条基本假设： （1）相对性原理
在所有惯性系里，一切物理定律都相同。 即：具有相同的数学表达式。
所有惯性系都是等价的。
这是牛顿相对性原理的推广。即在所有惯性系里 ，不但力学定律成立，而且电磁定律、光的定律 、原子物理定律和其它物理定律都同样成立。 13
揭示了时间、空间与引力的关系。
相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动 这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时 空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美 的科学体系。
3
4-1 力学相对性原理 伽利略变换
一、 力学相对性原理
1.表述：描述力学现象的规律不随观察者所选的
惯性系而改变，或者说，研究力学规律时一切惯
x
1 2
1 2
18
①两坐标间的变换关系：
狭义相对论基础 ppt课件
x2 y2 z2 x2 y2 z2
长度（或两个同时事件之间的距离）与参考系的选择 无关。物体的广延性不受其运动状态的影响。
表明：绝对空间，按其本性，不受外界事物的影响， 总是保持不变并且不可移动。
ppt课件
17
3. 伽利略变换
当 t t 0时 o 与 o重合
坐标变换式
s y s' y'
2） 时空不独立，t 和 x 变换相互交叉。
3） u c 时，洛伦兹变换
伽利略变换。
洛仑兹 变换
x x ut
y y z z
t t x
c
0 1
退化
ppt课件
x x ut y y z z t t
伽利略 变换
40
导出洛伦兹变换后，狭义相对性原理可以表述为： 表示物理定律的方程式在洛伦兹变换和物理量的相应 变换下保持形式不变。
u c2
x) (t
c
x)
t (t u x) (t x)
c2
ppt课件
c
38
洛伦兹变换式
x (x ut)
x (x ut)
正 y y
变 换
z z
t
(t
u c2
x)
逆 y y
变 换
z z
t
(t
u c2
x)
ppt课件
39
洛伦兹变换特点
1 , u
பைடு நூலகம்
1 2
c
1） t, x 与 t，x 成线性关系，但比例系数 1 。
vz vz
vz vz
加速度变换公式
ax ax ay ay az az
牛顿力学中： 相互作用是客观的 力与参考系无关
长度（或两个同时事件之间的距离）与参考系的选择 无关。物体的广延性不受其运动状态的影响。
表明：绝对空间，按其本性，不受外界事物的影响， 总是保持不变并且不可移动。
ppt课件
17
3. 伽利略变换
当 t t 0时 o 与 o重合
坐标变换式
s y s' y'
2） 时空不独立，t 和 x 变换相互交叉。
3） u c 时，洛伦兹变换
伽利略变换。
洛仑兹 变换
x x ut
y y z z
t t x
c
0 1
退化
ppt课件
x x ut y y z z t t
伽利略 变换
40
导出洛伦兹变换后，狭义相对性原理可以表述为： 表示物理定律的方程式在洛伦兹变换和物理量的相应 变换下保持形式不变。
u c2
x) (t
c
x)
t (t u x) (t x)
c2
ppt课件
c
38
洛伦兹变换式
x (x ut)
x (x ut)
正 y y
变 换
z z
t
(t
u c2
x)
逆 y y
变 换
z z
t
(t
u c2
x)
ppt课件
39
洛伦兹变换特点
1 , u
பைடு நூலகம்
1 2
c
1） t, x 与 t，x 成线性关系，但比例系数 1 。
vz vz
vz vz
加速度变换公式
ax ax ay ay az az
牛顿力学中： 相互作用是客观的 力与参考系无关
《狭义相对论》课件
原子能级移动
总结词
狭义相对论预测了原子能级的移动，即原子能级的位 置会因为观察者的参考系而有所不同。
详细描述
根据狭义相对论，原子能级的位置会因为观察者的参 考系而有所不同。这是因为狭义相对论引入了新的物 理概念，如时间和空间的相对性，这导致了原子能级 位置的变化。这种现象被称为原子能级移动。
06
狭义相对论的背景和历史
狭义相对论的产生背景是19世纪末物 理学界出现的一系列实验结果，这些 结果无法用经典物理学解释，如迈克 尔逊-莫雷实验和洛伦兹收缩实验。
狭义相对论的提出者爱因斯坦在1905 年提出了特殊相对论，这是狭义相对 论的早期形式。在特殊相对论中，爱 因斯坦解释了时间和空间并不是绝对 的，而是相对的，并且提出了著名的 质能等价公式E=mc^2。
狭义相对论不仅在物理学领域产生了深远影响，还对哲学 、数学等相关学科产生了影响，促进了跨学科的交流与融 合。
THANKS
感谢观看
这与经典物理学中的绝对时空观念相矛盾，因为在经典物理 学中，时间和空间是绝对的，物理定律在不同的参照系中会 有所不同。
光速是恒定的，与观察者的参考系无关
这一假设表明光在真空中的速度对于 所有观察者都是一样的，无论观察者 的运动状态如何。这是狭义相对论中 最基本、最重要的假设之一。
这个假设与经典物理学中的光速可变 观念相矛盾，因为在经典物理学中， 光速会随着观察者的参考系而有所不 同。
03
时间膨胀和长度收缩
时间膨胀
总结词
时间膨胀是狭义相对论中的一个重要概念，指在高速运动的参考系中，时间相对于静止参考系会变慢 。
详细描述
根据狭义相对论，当物体以接近光速运动时，其内部的时间会相对于静止参考系减慢，这种现象被称 为时间膨胀。这是由于在高速运动状态下，物体的时间进程受到相对论效应的影响。
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坚持自然界规律简单、和谐、统一 、
坚持批判思想
2020/10/16
15
一. 狭义相对论的产生 ４.两个基本原理（Two Principles of Special
Theory of Relativity）
（1）相对性原理（The Relativity Principle） 物理规律在所有的惯性系中具有相同的 表达形式．
二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
s s'
y y'
v
* P(x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x(x'vt')
逆 y y'
变 z z'
o o'
z z'
x ' x v t
xx'
换
x'(xv)t
t
(t'cv2
x'
)
伽
洛
利 y' y
伦
略 变
z'zvc兹 变
t't 换 2020/10/16
换
y'y
z'z
t'(tcv2 x)
1 12
v
c 18
二. 洛伦兹变换关系 2. 速度相对性 (The Relativity of Velocities )
u
x
ux
1
v
v c2
ux
u
y
uy
1
12
v c2
ux
uz uz 1 2
1 cv u 2020/10/16
时间延缓（Time Dilation ）
2020/10/16
7
二、mm0
4
3 2
1
uc
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
回旋加速器 （Cyclotron）
2020/10/16
电子质量随速度的变化 8
二、狭义相对论的一些结论：
相对论多普勒效应（Relativistic Doppler Effect）
一、狭义相对论研究：
事件何时发生？在哪里发生？ 事件之间相隔多远？相隔多久？ 时间和空间的关系？ 时间和长度的测量与参考系是否有关？ 物体的质量与运动是否有关？
2020/10/16
5
二、狭义相对论的一些结论：
长度收缩（Length Contraction）
2020/10/16
6
二、狭义相对论的一些结论：
系）—— 2020/10/16 以太中保持不变。
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一. 狭义相对论的产生 ３. 爱因斯坦建立狭义相对论
（1）了解到马赫、彭加勒对绝对时空观的批判； （2）了解到迈克尔孙－莫雷实验的零结果； （3）了解到洛伦兹在提出收缩公式和Lorentz 变换式，但坚持绝对时空观，无法解释零结果；
抛弃以太，光速是常量，与惯性系的选取 无关；
v
* P (x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x'a(v)xvt o o'
xx'
z z'
相对性原理
xa ( v)x ' v t
光速不变原理 x2y2z2c2t2 x 2 y 2 z2 c2 t2
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详见：卢德馨 University Physics (second Edition) P160
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一. 狭义相对论的产生 1. 绝对时空观 与 力学相对性原理
（1）空间间隔（长度）、时间间隔、物体质量及 相互作用力是与参考系无关的绝对量；
（2）物体的位置、速度、动量和动能则是与参考系 有关的相对量。对于两个相对作匀速直线运动的
参考系，物体的位置、速度关系遵从伽利略变换；
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三、狭义相对论的重要性：
建立了适用于高速运动的 更加精确的时空观； 促进了原子能的利用；
导致了广义相对论的建立， 在天体观测中有重要应用。
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四、从三个方面讨论狭义相对论：
基本原理（假设) 时空观 动力学
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教学目标
1. 了解狭义相对论的产生过程 2. 理解两个基本原理 3. 掌握洛伦兹变换关系 4. 理解相对论时空观 5. 理解同时的相对性
NO. 6-1
第十四章 相对论
Relativity
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2014年3月8日，马航客机MH370失联；
很久未确定飞机位置的原因：依靠地面雷达的空管技术难以掌
握飞机实际位置。
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NAVSTAR permits locations and speeds any where on Earth to be determined to within about 16 m and 2 cm/s. However, if relativity effects were not taken into account, speeds could not be determined any closer than about 20 cm20/2s0/1,0/w16 hich is unacceptable for modern navigation syste3ms.
（3）在所有参考系中，惯性系占有特殊地位。
牛顿运动定律，能量、动量、角动量定理及其守恒定
律只在惯性系中成立。这些力学规律在Galileo变换下
保持数学形式不变。
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力学相对性原理
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一. 狭义相对论的产生
2. 电磁学发展及其与绝对时空观的矛盾
（1）电磁学规律： Maxwell 方程组
（2）光速不变原理（The Speed of Light Principle）
真空中的光速是常量，与光源或观测者的 运动无关.
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二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
线性变换
s s'
y y'
1.运动方程线性（惯性系）；
2.时间、空间均匀且各向同性
在真空中 c1 002.99 1880 m/s
（2）电磁学规律与绝对时空观的矛盾
真空中光速不变与Galileo速度变换式； Maxwell 方程组不满足相对性原理。（追光实验）
（3）矛盾的解决 电磁学规律正确，需建立新的时空变换关系；
Galileo速度变换式正确，电磁学规律不符合相
对性原理。光速只在一特殊参考系（绝对参考
相对论包括:
狭义相对论（1905）
只适用于惯性系； 是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作 基础上创立的“时空理论”，是对牛顿时空观 的拓展和修正。
广义相对论（1915）
包括惯性系、非惯性系； 以几何语言建立而成的引力理论，将引力 20改20/10/描16 述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空4 。