大学物理讲义03狭义相对论答题.pptVIP

第三章 狭义相对论基础 概　　　述 §3-1 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 §3-2 相对论基本原理、洛仑兹变换 §3-3 相对论的时空观 §3-4 相对论动力学 §3-5 广义相对论简介; 概 述;　然而开尔文又说道：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”;普朗克量子力学的诞生;爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人; 相对论是二十世纪物理学最伟大的成就之一，相对论时空观的建立是人们对物理现象认识上的一个飞跃。相对论对近代物理学的发展，特别是核物理和高能物理的发展起着重大作用。;2、相对性和不变性 ;“宇，弥异所也”，“久，弥异时也”。 ---墨子《墨经》;?伽里略变换　;20 伽里略坐标（时空）变换 ;?牛顿的绝对时空观;?伽里略速度变换;?力学相对性原理;故只要在S系中有 ;一、伽里略变换在电磁学理论中的困境;2、光速的困惑;说明在高速领域伽里略速度变换碰到了困难。; 其意是说：超新星（客星）最初出现于公元1054年（北宋至和元年)，位置在金牛座（天关附近），白昼看起来赛过金星，历时23天，往后慢慢暗下来，直到1056年终嘉佑元年这位“客人”才隐没。就是说，这次超新星爆发从1054年至1056年有两年的时间。但是，这个事实却无法用伽里略变换来说明。;　但当时的人们并不这样认为。他们认为不是伽里略变换不对，而是麦克斯韦方程组不服从伽里略变换，它只能在相对于以太静止的惯性系里才能成立。;3、迈克耳逊---莫雷的实验分析 ;(2) 设光束从G1经 M2 反射回G1共需时间为t2 ;则光束（1）与（2）的时间差为;（4）那么转动过程中条纹移动数; 有一部分人不相信实验的真实性，继续改进实验设备做实验。而且春天做了夏天做，秋天做了冬天做；平地做了高山做…实验精度越来越高，能做实验的人越来越多，乃至几乎每个大学都能做，但结果仍然一样，地球上的光速与地球速度无关。; 还有不少解释…..但总有矛盾的地方。这样一来物理学面临着一场危机，对于经典物理的大厦，人们想扶起东墙却倒了西墙，想扶起西墙却倒了东墙。;一、狭义相对论的两个基本假设; 那么，什么样的变换能保证???有的物理规律对这种变换都具有不变的形式呢? 什么样的变换能保证在所有惯性系中光速不变呢？;二、洛仑兹变换（L变换）;初始时刻，t0 = t0/ = 0 时，原点发出一光信号，经一段时间后，光信号达到P点，根据光速不变原理，光的波阵面分别为：;考察O点 ： S中观测， 任何时刻t x=0，;由于现在的时空依然是各向均匀（即只限于欧几里德时空），根据相对性原理，变换式只能是线性的， 即只能取 x=k(x’+ut’);x’=k/(x – ut ) k/＝常数，; 确定系数K ,根据相对性原理 ; 代入之，由 x/=k(x – ut ) x=k(x／+ ut／) 得;由S／→S 系;若令 ，则以上两变换式又可表述为：;若令 ，则以上两变换式又可表述为： ;三、洛仑兹变换的意义; 5、 L变换是比G变换更具普遍意义的变换。 ; 四、相对论的速度变换;41; 由 S＇→S系 ; L速度变换能保证光速不变; 但这时光子运动方向不是沿y轴，而是与y轴成θ角，且;例3－1 有一速度为ｕ的宇宙飞船沿Ｘ轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为_________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为__________。;例3－2　（1）火箭A和B分别以0.8c和0.6c的速度相对于地球向＋X方向和－X方向飞行。试求由火箭B测得A的速度。（2）若火箭A相对于地球以0.8c的速度向＋Y方向飞行，火箭B的速度不变，求A相对B的速度。;　或者取A为S/系，则u = 0.8c,B相对S系速度vx=-0.6c,于是B相对A的速度为;即A相对B的速度大小为; 一、同时的相对性;A; 在一个惯性系中的两个异地同时发生的事件，在另一个惯性系中观测一定不是同时发生的，这是时空均匀性和光速不变原理的一个直接结果。;3、由洛仑兹变换证明：;例3－3 两个惯性系Ｋ与Ｋ/坐标轴相互平行，Ｋ/系相对于Ｋ系沿Ｘ轴作匀速运动，在Ｋ/系的Ｘ/ 轴上，相距为Ｌ/ 的Ａ/、Ｂ/两点处各放一只已经彼此对准了的钟，试问在Ｋ系中的观测者看这两只钟是否也是对准了？为什么？ ;例3－4 关于同时性有人提出以下一些结论，其中哪个是正确的？ （Ａ）在一惯性系同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生。 （Ｂ）在