近代物理学基础 (2)精选PPT.ppt
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1、近代物理学基础第1页,此课件共62页哦F1900年英国物理学家年英国物理学家开尔文开尔文展望展望20 世世纪科学:纪科学:-黑体热辐射实验黑体热辐射实验-迈克耳逊迈克耳逊-莫雷实验莫雷实验“但是,在物理学晴朗天空的远处,但是,在物理学晴朗天空的远处,还还有两朵小小的令人不安的乌云有两朵小小的令人不安的乌云”“在已经基本建成的科学大厦中,后辈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物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了行了”第2页,此课件共62页哦第3页,此课件共62页哦n广义广义推广到一般参照系包括引力推广到一般参照系包括引力场在内的理论场在内的理论(1915年)年)
2、相对论:相对论:(1905年年)n狭义狭义局限在惯性参照系的理论局限在惯性参照系的理论第4页,此课件共62页哦 5-1 经典力学时空观经典力学时空观一一.力学相对性原理力学相对性原理 伽利略变换伽利略变换F对任何惯性系来说,力学现象都遵对任何惯性系来说,力学现象都遵从同样的规律,即从同样的规律,即一切惯性系都是一切惯性系都是等价的等价的船走吗船走吗?舟行而舟行而不觉也不觉也-西汉尚书纬西汉尚书纬 考灵曜考灵曜第5页,此课件共62页哦F伽利略坐标伽利略坐标变换式变换式-时间和空间无关时间和空间无关第6页,此课件共62页哦F求导可得速度和加速度的求导可得速度和加速度的伽利略变换伽利略变换式式-牛顿
3、定律对伽利略变换不变牛顿定律对伽利略变换不变第7页,此课件共62页哦二二.经典力学时空观经典力学时空观v绝对空间:绝对空间:长度量度与参照系无关长度量度与参照系无关K系系K系系F时间和空间彼此独立时间和空间彼此独立-与参照系无关与参照系无关第8页,此课件共62页哦-绝对时空观绝对时空观v绝对时间:绝对时间:时间量度与参照系无关时间量度与参照系无关v绝对质量:绝对质量:物体质量与参照系无关物体质量与参照系无关在此基础上有在此基础上有第9页,此课件共62页哦三三.牛顿力学的困难牛顿力学的困难光传到乙的时间:光传到乙的时间:传到乙的时间:传到乙的时间:先出球,后击球先出球,后击球 -先后颠倒先后颠倒
4、击前瞬间击前瞬间击后瞬间击后瞬间第10页,此课件共62页哦以太系以太系F光光靠靠“以太以太”媒质媒质传播,传播,相对静止的相对静止的“以太以太”,光的传播速度各向,光的传播速度各向同性,恒为同性,恒为c5-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换洛仑兹变换一一.光速问题光速问题旧时观点:旧时观点:第11页,此课件共62页哦光为横波光为横波横波在固体介质中传播横波在固体介质中传播“以太以太”何物?何物?横波波速横波波速要求要求G(刚性刚性)很大,很大,(质量质量)很小很小问题:问题:第12页,此课件共62页哦实验实验:测地球相对测地球相对“以以太太”的速度的速度-迈克耳逊迈克耳逊
5、-莫雷莫雷实验实验以太系以太系以太风以太风第13页,此课件共62页哦1881年年迈克耳逊第一次实验,预期迈克耳逊第一次实验,预期1887年年迈克耳逊和莫雷改进实验,预期迈克耳逊和莫雷改进实验,预期结果:结果:-“零结果零结果”F1907年迈克耳逊年迈克耳逊因创制了精密的光学仪因创制了精密的光学仪器而获得诺贝尔物理学奖器而获得诺贝尔物理学奖第14页,此课件共62页哦二二.爱因斯坦的两个基本假设爱因斯坦的两个基本假设1905年年爱因斯坦爱因斯坦在在运动物体的电动力学运动物体的电动力学论文中提出假设:论文中提出假设:相对性原理:相对性原理:物理定律物理定律在一切惯性系中在一切惯性系中都是相同的都是相
6、同的-不存在任何特殊的惯性系不存在任何特殊的惯性系光光速速不不变变原原理理:在在所所有有惯惯性性系系中中,真真空空中中的光的光传播的速率都等于传播的速率都等于c第15页,此课件共62页哦三三.洛仑兹变换洛仑兹变换 t=0:K和和K系系重合,原重合,原点发一闪光点发一闪光t秒后:秒后:球面波球面波第16页,此课件共62页哦根据相对性原理,设根据相对性原理,设在在K系观察系观察0:-0对对K系的速度系的速度在在K系观察系观察0:第17页,此课件共62页哦即有即有(2)与与(1)联立联立-0对对K系的速系的速度度第18页,此课件共62页哦洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹逆变换洛仑兹逆变换第19页,此课件共
7、62页哦 v c时时洛仑兹变换失去意义洛仑兹变换失去意义-物体的速度以物体的速度以c为极限为极限洛仑兹变换中时间和空间相互联系洛仑兹变换中时间和空间相互联系讨论:讨论:uc时:时:-洛仑兹变换转化为伽利略变换洛仑兹变换转化为伽利略变换第20页,此课件共62页哦 四四.相对论的速度变换相对论的速度变换第21页,此课件共62页哦同理同理第22页,此课件共62页哦例例1K系系0点发出一闪光,点发出一闪光,1s后同时被后同时被P1和和P2点接收。设点接收。设K系相对系相对K系的运动速度为系的运动速度为0.8c(开始时开始时0与与0重合重合),求,求P1和和P2接受到信接受到信号时在号时在K上的时刻和位
8、置上的时刻和位置解:解:P1和和P2接受信号时的接受信号时的时空坐标分别为时空坐标分别为(c,0,0,1)、(-c,0,0,1)K上观察上观察第23页,此课件共62页哦即即P1点在点在K中的中的时空坐标为时空坐标为(,0,0,)同理可得同理可得P2点在点在K中的中的时空坐标为时空坐标为(-3c,0,0,3)第24页,此课件共62页哦 讨论:讨论:-同时同时-不同时不同时 -时间间隔、距离长度和同时性等时间间隔、距离长度和同时性等都是相对的都是相对的第25页,此课件共62页哦例例2在实验室测出,电子在实验室测出,电子A以速度以速度2.9108m/s向右运动,而电子向右运动,而电子B以速度以速度2
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