精品课件大学普通物理课件第四章相对论基础.pptVIP

* 第五章：相对论基础 狭义相对论主要贡献： 双生子佯谬（时钟佯谬） (2)揭示了质量和能量的内在联系。 (1)给出了高速运动物体的力学规律，从根本上改变了许多世纪以来所形成的时间和空间互相独立的观念，建立了新的时空观念。 1、迈克尔孙——莫雷实验 人们认为光在真空的传播速度C是对“以太”这一特殊惯性系而言的，只有在这个惯性系中，光沿各个方向的传播速度才是C，实际上也就是说“以太”是绝对静止的绝对参照系。 测不出地球的绝对运动，否定了所谓的绝对参照系“以太”存在。 从这个实验中得到启示，通过分析大胆地提出了二个假设。 一、狭义相对论的基本原理 §4-1 狭义相对论的基本原理 洛仑兹坐标变换 2、二个假设 （1）相对性原理：物理定律在一切惯性系中都是相同的，也就是说物理定律与惯性系的选择无关，所有的惯性系都是等价的。 （2）光速不变原理：在任一惯性系中测得的光在真空中的速度都是C，与光源的运动无关。 三、洛仑兹变换 K、K′三坐标轴平行，K′相对于K以速度 作匀速直线运动。 设：t = t′= 0 时，o o′重合。 洛仑兹变换： 注意： 1、洛仑兹变换所代表的是一个物理事件在 不同的惯性系中时空坐标的变换关系。 2、各惯性系中的度量基准必须一致，如时 间都用某一元素的半衰期。 3、当v＜＜c 时，洛仑兹变换即还原成伽利 略变换，说明新的时空观包括了低速情况。 §4-3 狭义相对论的时空观 一、“同时”的相对性 例如：设想一列匀速行驶的火车，速度很大，车厢很长，当地面上的观察者见到车的首尾两点A′B′与地面上的A、B两点重合时… 在一个惯性系中同时发生的两件事（不同地点），在另一惯性系中观察是不同时的。 设两事件 A B 洛仑兹变换： 将两式相减： K系中同时不同地发生的两事件，由 系观察不同时。 如K同时同地发生的两事件，由 系观察才同时。 二、长度的收缩 测量运动物体的长度必须同时，要在同一时刻看物体两端与尺哪两点重合。 设棍静止在K′系中，沿 x′ 轴放置，且K′相对 K系运动。 据洛仑兹变换 物体沿其长度方向运动时，其长度缩短为静止的 倍 例如：两根棍A和B ，相对静止时长度相等 两根棍哪一个较长是相对的，要看是在哪一个惯性系中测量，每一个惯性系都测得的相对它运动着的物体沿运动的方向缩短了。 三、时间延缓（时钟的变慢） 将一根棍固定在K′系的x′轴上,棍前端坐标为x 1′考查棍前端通过K系中固定的两点的情况. 据洛仑兹变换： 表明：在K′系中同地发生的两事件的时间间隔， 由K系观察是延长了。 所有发生在运动的物体上的物理过程都具有这种延缓。 假定在飞船的地板上装一盏灯，在灯的竖直方向的天花板上装一个平面镜。从灯开亮到光自镜面反射回到灯上，乘客见到光走的路程为2ML，但地面上的人看来，光走折线LML′。 M v M 如果从K观察K′系的钟和尺，则到得下列结论： （1）各处的钟未对准（同时的相对性）； （2）尺缩短； （3）钟变慢。 反过来，从K′系观察K系里的钟和尺，也的到同样的结论。 4-4狭义相对论动力学基础 修改原则: 1.使新的方程在洛仑兹变换下保持不变. 2.在低速情况下转化为原来方程. 一、相对论力学的基本方程 相对论动力学方程 二、质量和能量的关系 由动能定理 对上式积分 *