导图社区 【大学物理】第四章 相对论基础
这是一篇关于【大学物理】第四章 相对论基础的思维导图，主要内容有狭义相对论基本原理洛伦兹变换、相对论速度的变换、狭义相对论的时空观、狭义相对论动力学基础。
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Ch4 相对论基础
狭义相对论基本原理 洛伦兹变换
前期实验
迈克耳孙——莫雷实验的零结果
否认了绝对参考性——以太的存在
否认了绝对时空观
狭义相对论基本原理
相对性原理
对经典力学（伽利略）相对原理的推广
物理在一切惯性系中有相同的数学表达形式 =所有惯性系对于描述物理现象都是等价的
光速不变原理
与伽利略变换相矛盾
在任一惯性系中，所测得的光在真空中的传播速度都时相同的
否定了牛顿的绝对时空观，取而代之的新时空观——相对时空观
洛伦兹变换
变换公式
正变换（K→K'）
逆变换（K'→K）
结论
反映时间、空间和物质运动的紧密联系
揭示了经典力学的局限性
极限速度
真空中的光速—（c）
u<<c，
相对论速度的变换
u、v<<c：v'=v-u（伽利略速度变换）
u、v接近c：相对论速度变换
相对论速度变换遵从光速不变原理
狭义相对论的时空观
“同时”的相对性
在某个惯性系中同时发生的两个事件，在另一相对于它运动的惯性系中，并不一定同时发生
时空的度量因惯性系的选择而有所不同
设两事件发生在K系中的不同地点X1和X2，P1（X1，t1）、P（X2，t2）
只有当两个事件发生在同一地点（X1-X2=0），“同时”才具有绝对意义
时间延缓 （时间膨胀/时钟变慢）
公式
t
运动时：相对于过程发生的地点为运动的参考系中测得的时间间隔
to
固有时：相对于过程发生的地点为静止的参考系中测得的时间间隔
运动时>固有时
运动时钟变慢，运动时间变长
孪生子详谬
狭义相对论中的相对相对性原理只适用于惯性系
铯原子实验
相对于惯性系转速愈大的时钟走的愈慢
相对论的时空效应 （相对运动的效应）， 与钟的具体结构和其他外界因素无关 （时间量度具有相对性的客观反映）
长度收缩
固有长度：物体相对于观测者为静止时，对静止物体测量其两端的坐标差
物体相对于静止的坐标系中所测得的
运动长度：物体相对于观测者为运动时，对运动物体同时测量其两端的坐标差
对于物体有相对速度v的坐标系所测得的
运动长度小于固有长度
和相对速度方向垂直的长度是不变的
相对性与绝对性
相对性
在相对论时空中，运动的描述、时空的度量都是相对的
绝对性
两个有因果关系的事件有绝对意义（在任何惯性系中发生时序不变）
时序
两个事件发生的时间顺序
两事件在不同惯性系下时序一致
两事件在不同惯性系下时序相反
狭义相对论动力学基础
相对论力学的基本方程
相对论性质量（m）
质点对观测者有相对速度v使的质量
m0:质点在相对静止的惯性系中测得的质量
质速关系放映了物质与运动的不可分割性
空间的各向同性→m（v）与速度方向无关
相对论动量
质量与能量的关系
相对论质能关系式
运动时的总能量（静能＋动能）
静能
相对论动能
质量
通过物体的惯性或万有引力现象显示出来
能量
通过物质系统状态的变化时对外做功、传递热量等形式显示
相对论质量是能量的量度
复合粒子系统
系统随质心平动的动能
质量亏损
以辐射形式释放能量（结合能）
动量与能量的关系
相对论动量和能量的关系式
光子
静止质量：
E=hv
动量
v光子的频率
光的波长
h为普朗克常量
