大学物理5狭义相对论剖析.pptVIP

照片--电子加速试验 电子加速实验 实验例证 6×10 -10 真 空 用静电直线加速器可将电子的速度加速到接近光速。全长约三公里多的斯坦福直线加速器曾将电子加速到 0.9999999997 此时电子的质量约为静止质量的4万倍 0.9999999997 由 0.9999999994 4.0825×104 二、相对论动力学基本方程 三、相对论动能 用分部积分法容易得出 动能 物体的动能等于物体从静止开始到以速度 运动时合外力所做的功。 回忆高数分部积分法则 这里 推导 用分部积分法容易得出 动能 物体的动能等于物体从静止开始到以速度 运动时合外力所做的功。 结论 相对论动能公式 用分部积分法容易得出 动能 物体的动能等于物体从静止开始到以速度 运动时合外力所做的功。 动能公式 四、静能、总能及质能关系 质能关系式说明 五、能量动量关系 能量动量关系式说明 例 例 例 15 一高速运动电子，当它的动能在数值上等于它的 静止能量时，其速度 题设：在数值上，若 根据 则 即 得 0.866 错误解法 得 0.910 或 得 1.414 例 本次课小结 质速关系推导 的静止质量均为 设 动量守恒 质量守恒 洛仑兹速度变换 （对 ） （对 ） （对 ） 对指定坐标系 的大小相等 不考虑重力 而且两球发生 完全非弹性碰撞 （碰后粘合成一体） 推导基本思想 质速关系推导 续40 的静止质量均为 设 动量守恒 质量守恒 洛仑兹速度变换 （对 ） （对 ） （对 ） 对指定坐标系 的大小相等 不考虑重力 而且两球发生 完全非弹性碰撞 （碰后粘合成一体） 推导基本思想 对 系 对 系 动 静 动 静 的大小、方向待求，暂设为正向 的大小、方向待求，暂设为正向 粘合 动 粘合 动 （对 ） （对 ） （对 ） 质量守恒 动量守恒 洛仑兹速度变换 完 备选内容与题目 课首赠言 双星观测 双星观测 B 双星观测 两颗绕共同重心 旋转的恒星 A、B 光速与光源运动状态无关的实例 这里着重讨论 B（伴星）的运动 B E 光速 沿 光可追上 B E B E 光，并 同时到达 ，因此，伴星的像 E 不是一个亮点，而是 一个亮弧。 用伽利略的速度合成将会出现下述问题 B E 光速 沿 B E 光速 沿 1. E 天文台 B A B 宇宙中存在大量这种物理双星，有些甚至肉眼也能分辨。精密的天文观测表明，双星的像是很清晰的两个光点，没有发现亮弧现象。而且两种方法测周期的结果一样。这只能用光速与光源运动状态无关的观点，才能得到圆满的解释。 2. 若用两种方法测量伴星的运动周期： 一是测量伴星相继两次通过B点所经历的时间；二是测量伴星由B运动到 B 所经历的时间（半周期）乘二。两种方法测所得结果并不相等，这是因为在第二种方法中， 信号传送所需时间不同。 路程 B E B E 但光速 迈—莫实验 以太 光 对 地球 光 对 以太 地球 对 以太 若能用实验证明光波对地球的相对运动 符合上述规律，则地球对以太的绝对运动将被证实，“以太” 观点成立。 迈克耳孙设计了一种检验方法： 根据“以太”观点，充满宇宙的“以太”是一切运动的绝对参考系。 光波靠 “以太” 传播，光对 “以太” 的绝对速度为 。 若在地球上固定一光源 ， 按伽利略的速度合成法则，地球对以太的绝对运动必满足： 或 迈克耳孙 莫雷实验 “以太”（ether,又称能媒） 若能用实验证明光波对地球的相对运动 符合上述规律，则地球对以太的绝对运动将被证实，“以太” 观点成立。 迈克耳孙设计了一种检验方法： 根据“以太”观点，充满宇宙的“以太”是一切运动的绝对参考系。 光波靠 “以太” 传播，光对 “以太” 的绝对速度为 。 若在地球上固定一光源 ， 按伽利略的速度合成法则，地球对以太的绝对运动必满足： 或 迈克耳孙 莫雷实验 寻找 “以太” 失败实例 以太 光 对 地球 光 对 以太 地球 对 以太 （续）迈—莫实验 地球 光 对 以太 地球 对 以太 光 对 地球 底盘 镜 镜 玻片 11 m 臂长 l = 590 nm 迈克耳孙干涉仪 观察记录 干涉条纹 迈克耳孙 莫雷实验 假如存在 “以太”， 的 大小必与传播方向有关。 绕中心O 转动干涉仪， 两臂光程差必改变， 干涉条纹必有移动。 干涉仪转过 90°， 两臂位置取向互换， 光程差改变达极大， 条纹移动量亦达极大。 相对速率 若 “以太” 观点成立，