特殊洛仑兹变换的一种简单推导

本文介绍一种简便的推导特殊洛仑兹变换的方法以供初学者参考. 1.根据相对性原理和初始时刻(t=t‘=0)坐标系∑(x’、y’、z’)和∑(x,y,z原点(0’,0)重合可知,变换必须是线性齐次的. 2.如图示,因xoy面与x’o’y’面始终重合,故无论x、y.t、x’、y’、t’取何值,z=0,z’=0总是同时成立.、所以z’=αz其中α为常数.考虑到z与z之间相互交换是对等的.应有z=αz’则有α=±1,因z’轴与z轴指向相同,应取α=1,即得z=z’(1) 同理,考察zOx面与z’O’x’而始终重合,可得 y=y’(2) 3.因yoz面与y’o’z’面始终平行,在某一时刻t,∑’系的原点o’对∑系…     

《从零学相对论》连载②

§1.3 洛伦兹变换 设两个惯性系之间有最简关联,则任一事件在该系的时空坐标t,x,y,z和t ′,x′,y′,z ′有如下关系:     

名词浅释

明可夫斯基时空 按照狭义相对论,在惯性参考系中,两个无限接近的事件之间的四维距离(间隔)的平方写为ds2=(cdt)2-dx2-dy2-dz2.其中c为光速,t为时间,x.y,z为笛卡尔空间坐标.这个表达式类似于三维欧几里德空间的距离平方(仅维数和符号不同),对于惯性系之间的变换不改变形式.它所描述的平直时空称为“明可夫斯基时空”.度规张量 在一般情况下,四维时空距离的平方写为ds2=gijdxidxj,其中x0=ct为时间坐标,x1,x2,x3表示空间坐标,gij,为时空坐标的函数,构成一个对称的二阶张量,称为度规张量.它不仅与时空本身的性质而且也与参考系的选择有关.里契张…     

洛仑兹变换的一种推导

如图一,oxyz为静止的参照系,o’x’y’z’为相对于oxyz参照系沿x轴正向以匀速率υ宜线运动的参照系.o’x’为一固定在o’x’y’z’中的物体,在相对于物体静止的参照系o’x’y’z’中测得其长度为x’,在相对于物体运动的参照系oxyz中测得其长度为x-υt.由于是在不同的参照系中测量的,根据相对论的时空概念,其结果是不相同的.它们之间已不再是经典的伽里略变换关系x’=x-υt,而应当是另一种关系.由于我们所考察的是彼此作匀速直线运动的惯性系之间的变换关系,这种关系只能是线性关系,亦即x’和x-υt之间只能相差一个比例常数,将常数定作k,则有…     

狭义相对论的几何表示

文中提出了一种狭义相对论的几何直观表示方法,从而导出众所熟知的洛仑兹变换;并由此说明时间、长度的相对性,和导出运动粒子质量随速度变化的公式,这种方法较其它说明或推导方法直观而简单。 一、前言 在狭义相对论的文献中,对时空的几何表示有两种方法[1-2],第一种方法为闵可夫斯基几何方法,惯性系S以(x,ct)组成直角坐标,而相对于S系以匀速υ沿x方向运动(在t=t’=0时原点重合)的惯性系S’则以斜坐标(x’,ct’)表示(图1),两坐标系的坐标轴夹角φ1=tg’-1(　),其中c为光速。在这种表示法中,质点的位移在S和S’系中若要用同一世界线表示时,…     

对运动电荷在匀强电场中的一点讨论

讨论一电荷沿x轴以初速υ垂直射入一匀强电场E0中(图一中的z方向).取电场E0为s’(x’,y’,z’t’)静止坐标系,观察者站在电荷q(s系)上看,s’系相对于s系以速度(-υ)运动,这时观察者将观测到原来的电场E0不再是E0.由电磁场的变换公式,在o’与o重合,即t=0时刻,在s系测得的电磁场为:式中　但在s’系看:把(2)式中的各分量代入(1)的变换式中变得s系中电磁场的分量这样站在s系看电行q的运动方程应是:但同时电场E0以速度-υ向左匀速运动,它的运动方程为 x=-υt. 于是电荷q相对于E0的等效运动方程是 解之得电荷的轨道方程:是一抛物线,轨道向x轴上…     

平面上无限长开槽衍射问题的一个新解法

取导体平面上无限长开槽的衍射问题。 设开槽位于z—x面上,开槽的边缘平行于z轴,由x=±a,y=0表出。设z—x平面的厚度为零而且是完全导电的。设一平面波由正y方向入射(垂直入射见图1),极化情况是:入射磁场只有一个H_z分量而电场只有一个E_z分量,而所有的电磁量均与z坐标无关,故文献[1]的方法可用。与这个问题相对应的静磁问题是:具有宽度为2a的裂缝的导体平面对均匀磁场的透过问题。这个问题的解,可用复数位函数表出:     

流体力学的一个定理及在气象学上的应用(大气温度直降率的变化及对流顶同质点造成的条件)

一.基本关系的导出 设某量值s(k,y,z,t)在连续体中为x,y,z,t的函数,则其随质点运动的变化率可写成 ds/dt=s/t+u(s/x)+v(s/t)+w(s/z) (1)以上u,v,w,代表该质点在x,y,z三方向的分速;代表s数值在空间的陡度;其余符号与通常相同,将上式对x微分,得 (2)以连续方程 (3)中的u/x数值代入(2)式,此处ρ为连续的密度,In代表自然对数,则得     

用雅可俾函数行列式指导热力学关系

一 、引言1.在本文提出的方法中要用到: 1.雅可俾函数行列式的三个主要性质[1]。设 x=x(u,v) y=y(u,v) u=u(s, t)v=v(s, t)雅可俾函数行列式定义为J的性质如下:令 2.对化学性质没有变化的均匀系,有下面四个麦克斯韦关系[2] 二、方法和例证 1、在热力学关系中只含有体系状态参量T、p、V、S时,首先将偏微分关系写成雅可俾函数行列式的形式,然后乘以D(x,y)/D(x,y),而其中变量(x,y)对绝热过程是o,V)或…。p)对共他过程是(T,D戍iT,P｝。最后利用雅可饶函数行列式的性质和麦克斯韦莱系,即可得到所需要的热力学关系。、_、;_-。。 例如,我们要…     

《广义相对论入门讲座》连载——时间与空间

1坐标钟与标准钟对于弯曲时空的任意坐标系x~μ(μ=0,1,2,3),如果视x0为时间坐标,则以速率t=x~0/c运行的钟,叫坐标钟.t称为坐标时间.c是平直时空中的真空光速.     

对“高速运动球体的视觉形象”一文的补充

读了贵刊83年第3期马裕民同志的“高速运动球体的视觉形象”一文.很受启发.但此文只讨论观察方向和运动方向垂直的情况.证明的仅是运动球体x方向的长度在观察方向的最大投影为运动球体的直径.似乎还不能据此得出高速运动球体的视觉形象仍然是球体的结论.本文试图就上述问题进一步作一般讨论. 相对S’系静止,半径为R的球体正以高速v相对S系沿x轴正向运动. 在S’系中考虑z’=Rcosθ’处球的任意一个圆截面.其截线方程为 在S系中,该球经历洛氏收缩为一椭球,在t=0时.在z=z’=Rcosθ’处圆截面对应椭圆面,截线方程为 设此椭圆为ABCD,见图2.…     

我们的答复

编辑部转来仇浩、张淳民的文稿 ,该文指出《新概念物理教程·力学》(下称原书 )中关于高速运动物体视觉形象中阴影问题的错误 ,为此我们对两位作者表示感谢 .原书的错误在于疏忽了如下情况 :K系 (观察者参考系 )中沿 - y方向的光线在K′系 (以速度v运动的球体的参考系 )转过了一定角度 ,是否与球面法线成锐角应以K′系中光线的这个方向为准 .用相对论速度变换公式不难求得角度 :(vx,vy,vz) =(0 ,-c,0 )→ (v′x,v′y,v′z) =(-v ,c 1- β2 ,0 )其中 β =v/c .由此得sin =β在K′系中与此光线相切的点A′ ,B′也从x′轴转过同一角度…     

Exact recession velocity and cosmic redshift based on cosmological principle and Yang-Mills gravity

Based on the cosmological principle and quantum Yang-Mills gravity in the super-macroscopic limit, we obtain an exact recession velocity and cosmic redshift z, as measured in an inertial frame F ≡ F(t, x, y, z). For a matter-dominated universe, we have the effective cosmic metric tensor G_(μν)(t) =(B~2(t),-A~2(t),-A~2(t),-A~2(t)),A ∝ B ∝ t~(1/2), where t has the operational meaning of time in F frame. We assume a cosmic action S ≡ S cos involving Gμν(t) and derive the ‘Okubo equation' of motion, G μν(t)?μS ?νS-m2= 0, for a distant galaxy with mass m. This cos-√mic equation predicts an exact recession velocity, ■, where H = A˙(t)/A(t) and Co = B/A, as observed in the inertial frame F. For small velocities, we have the usual Hubble's law r≈ rH for recession velocities. Following the formulation of the accelerated Wu-Doppler effect, we investigate cosmic redshifts z as measured in F. It is natural to assume the massless Okubo equation, G μν(t)?μψe?νψe= 0, for light emitted from accelerated distant galaxies. Based on the principle of limiting continuation of physical laws, we obtain a transformation for covariant wave 4-vectors between and inertial and an accelerated frame, and predict a relationship for the exact recession velocity and cosmic redshift, z = [(1 + V_r)/(1-V_r~2)~(1/2)]-1, where Vr= r˙/Co 1, as observed in the inertial frame F. These predictions of the cosmic model are consistent with experiments for small velocities and should be further tested.     

高速运动球体的视觉形象

(一) 一个球体在相对于共静止的坐标系中的方程式为: x2+y2+z2=R2(1) 当该球体以速度v=βc,(0 ≤1)沿x轴正向运动时,根据狭义相对论原理,它在x轴方向的长度将缩短为原来的1-β2倍;在y轴和z轴方向长度不变,因而变成了一个椭球。这时它的坐标方程为:(2) 那么,当球体高速运动时,我们所看到的形状,是否就是一个椭球了呢!要弄清楚这个问题,首先应明确两个概念。 第一,洛仑兹收缩后的椭球方程式(2),是运动球体上各点在静止坐标系内同一时刻所占据的空间坐标。这是相对论效应畸变后,运动球体的“真实”图象。这种图象仅与参照系的选择有关,在同一…     

一种证明引力大小与质量乘积成正比的数学方法

若z=k 1x, z=k 2y, 两式相乘可得z 2 =k 1 k 2x y. 貌似可以得到z 2 与x y的乘积成正比. 可在高中物理 教材上, 在行星与太阳间引力大小的推导中, 由圆周运动知识、 开普勒定律和牛顿第三定律得出: 引力大小与行星 质量成正比, 与太阳的质量成正比, 可结论却是引力大小与它们质量的乘积成正比, 这是为什么呢?     

反射棱镜调整图解法的进一步研究

<正> 一、棱镜成象作用矩阵图解法众所周知,根据平面镜系的成象原理,总可以用作图法相当简便地画出棱镜的一组特殊的共轭物象坐标xyz和x′y′z′,如图1所示。     

红色荧光粉NazCa1-x-2y-zBiyMoO4∶Eu3+x+y发光研究

采用高温固相法制备系列红色荧光粉Naz Ca1-x-2y-zBiyMoO4 ∶ Eu3+x+y (y,z=0,x=0.24,0.26,0.30,0.34,0.38; x=0.30,y=0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,z=0; x=0.30,y=0.04,z=0.38).用X射线粉末衍射(XRD)法测试了所制样品晶相结构.采用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了表征,结果表明:当Eu3+单掺杂量浓度x=0.30时,荧光粉(Ca0.70 MoO4∶Eu3+0.30)的发光强度最强;当Eu3+-Bi3+共掺杂量浓度y=0.03时,电荷迁移带(CTB)强度达到最强,而对于Eu3+特征发射峰,当共掺杂浓度y＜0.03时,位于393 nm处的激发峰强度比464 nm强,共掺浓度y＞0.03时,464 nm峰比393 nm峰强,共掺浓度为y=0.04时,393和464 nm处两峰位置强度都达到最强.作为电荷补尝剂的Na2 CO3掺入上述荧光粉中后,荧光粉激发和发射强度明显地增强.结果表明,通过调节Bi3+ /Eu3+掺杂比例可以改变位于近紫外光393 nm和蓝光区464 nm处激发光相对强度.     

相衬显微镜与泽尔尼克

一、相衬显微镜的基本原理及应用1.基本原理 相衬显微技术的关键是把人眼无法直接观察到的位相变化转变为可以直接观察到的强度变化.设位相物体是透明度很高的物体,光波通过该物体后,只改变波的位相,波振幅不变.把该物体放在透镜的物平面上,由于位相物体各部分的光学厚度不同,其复振幅透射系数可写为 f(x,y)=exp[1](1)式中(x,y)为该位相物体的位相分布函数.在透镜的后焦平面(即频谱面)上,f(x,y)的傅里叶变换为(2)式中u=x/λf,υ=y/λf是频谱面上的坐标,也是二维空间函数f(x,y)沿x方向和y方向的空间频率;f为透镜焦距.λ为入射光波K.在应用相…     

编者的话

“标量”一词在基础物理中和理论物理中通常有不同的含义 .在基础物理中 ,一般理解标量是可用 1个实数描写的物理量 .因此 ,质量、温度、劲度系数等都是标量 ,这一点本文已经说清楚了 .在理论物理中 ,标量、矢量和张量都是按这个量在坐标转动下的变换性质来定义的 .例如位置矢量r ,在坐标系A中的分量是x ,y,z ,即x1,x2 ,x3 .在坐标系A′中的分量是x′1,x′2 ,x′3 ,二者的关系是x′i= jaijxj (1 )式中aij(共 9个 )是描写坐标转动 ,即A与A′的关系的量 ,满足detaij=1所以 ,在理论物理中 ,矢量的定义是 :矢量是用 3个实数x ,y,z描写的、在坐…     

螺旋线轨迹长度的计算

我们考虑这样一个问题:一个射入均匀磁场中的带电粒子的运动方程为x=-Rcoswt,y=Rsinwt,z=vt(1)其中R、v、w是常量.求此粒子走过的路程s与时间t的关系.