爱因斯坦及其相对论1.ppt

1、狭义相对论的创立 经典物理学的危机 1900年英国物理学家开尔文勋爵( w.汤姆逊)在一篇展望20世纪物理学的文章中提到“在已经建成的大厦中,后辈物理学家只要作 些零碎的修补工作就行了”但他又指出“在物理学的晴朗天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云”,这两朵乌云是指黑体辐射实验和迈克耳孙-莫雷实验. 1.2 狭义相对论的两个假设 1905年,爱因斯坦发表了六篇论文,提出“布朗运动理论” , “光的量子论”, “狭义相对论”,并在运动物体的电动力学宣布“以太”是多余的.提出了两个假设： 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 相对性原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 光速不变原理 2. 狭义相对论的主要结论2.1 运动时钟的延缓 2.2物体在运动方向上的收缩 时空相对性的实验验证 当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间的相对性才比较明显． 狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一． 狭义相对论的其他三个结论 相对论的速度叠加公式 相对论质量 质能方程 v 车厢运行速度240000km/s 车外的人看到车上人相对地面的速度为： 1.2.4相对论的速度叠加公式 1.2.5 相对论质速关系 物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？ 严格的论证表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系： m为运动质量 m0为静止质量 物体的能量和质量之间存在着某种联系： 物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是： 1.2.6 质能方程 这就是著名的质能方程 § 2 广义相对论 狭义相对论是在惯性参考系里关于空间—时间的理论。 广义相对论推广到非惯性系，是关于引力的理论。 惯性系疑难： 地球自转 宇宙中不存在真正的惯性系。 惯性系不应具有特殊的地位！ 地球公转 2.1 广义相对论的基本原理：A、广义协变原理 物理规律在一切参照系中都成立，一切物理规律对于任何参照系而言都应具有相同的数学形式。 B、等效原理 惯性质量与引力质量 在大约10-8的相对精度内，两者相等。 引力场和加速度的效应等价。 等效原理：一个均匀的引力场与一个匀加速运动的 非惯性系等效。 2.2、广义相对论的主要结论 引力导致空间弯曲 引力大的地方时钟走得慢 弯曲光线 ??广义相对论指出当光线经过一些大质量的天体时，它的路线是弯曲的，这源于它沿着大质量物体所形成的时空曲率。 黑洞是极大质量的浓缩，它周围的时空非常弯曲，即使是光线也无法逃逸。 2.3 . 广义相对论的一些预言及实验验证 2.3.1、水星近日点的进动 2.3.2、光束弯曲 2.3.3、回波延迟