相对论简介

【学习目标】

　　1．理解经典的相对性原理．

2．理解光的传播与经典的速度合成法则之间的矛盾．

3．理解狭义相对论的两个基本假设．

　　4．理解同时的相对性．

5．知道时间间隔的相对性和长度的相对性．

　　6．知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的

　　7．知道相对论的速度叠加公式．

8．知道相对论质量．

9．知道爱因斯坦质能方程．

10．知道广义相对性原理和等效原理．

11．知道光线在引力场中的弯曲及其验证．

【要点梳理】

要点一、相对论的诞生

1．惯性系和非惯性系

牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立．这里加速的车厢就是非惯性系．

　　相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．

　　2．伽利略相对性原理

力学规律在任何惯性系中都是相同的．即任何惯性参考系都是平权的．

　　这一原理在麦克尔逊-莫雷实验结果面前遇到了困惑，麦克尔逊-莫雷实验和观测表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的．

　　3．麦克尔逊-莫雷实验

（1）实验装置，如图所示．

（2）实验内容：转动干涉仪，在水平面内不同方向进行光的干涉实验，干涉条纹并没有预期移动．

（3）实验原理：

如果两束光的光程一样，或者相差波长的整数倍，在观察屏上就是亮的；若两束光的光程差不是波长的整数倍，就会有不同的干涉结果．由于和不能绝对地垂直，所以在观察屏上可以看到明暗相间的条纹．如果射向和的光速不相同，就会造成干涉条纹的移动．我们知道地球的运动速度是很大的，当我们将射向的光路逐渐移向地球的运动方向时，应当看到干涉条纹的移动，但实际结果却看不到任何干涉条纹的移动．因此，说明光在任何参考系中的速度是不变的，它的速度的合