第四章相對论基础.pptVIP

相对论基础;小诗 : 鸟 和 笼 鸟笼的门终于开了,鸟儿飞了…… 笼门又关上了. 自由了!!--------- ;; 1910 普朗克推荐他任布拉格大学理论物理教授;1955.4.18 患癌症拒绝手术死于纽约医院火化 ，无墓碑 ;3月，完成论文《关于光的产生和转化的一个 试探性观点》发展量子论，提出光量子假说，解 决光电效应问题。 ;(6) 9月，完成论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，提出质能关系。;国际物理年图标 ;爱因斯坦: Einstein 现代时空（相对论）的创始人;教学基本要求;一 绝对时空观（经典时空观）;伽利略变换;2、迈克耳孙-莫雷实验 测量以太风 零结果;3、解释天文现象的困难;爱因斯坦的狭义相对论基本原理;2 光速不变与伽利略变换 与伽利略的速度相加原理针锋相对;4-2 洛仑兹变换式;逆变换;两个事件在不同惯性系中的时间间隔和空间间隔之间 的变换关系;二 洛仑兹变换的导出;和;原点重合时，从原点发出一个光脉冲，其空间坐标为：;;对于洛仑兹变换的说明：;伽利略变换;例1：一短跑选手，在地球上以10s的时间跑完100m，在飞行速率为0. 8c的飞船中观测者看来，这个选手跑了多长时间和多长距离（设飞船沿跑道的竞跑方向为航行）？;由题意：;例2：在惯性系S中，相距?x=5?106m的两个地方发生两个事件，时间间隔?t=10-2s；而在相对于S系沿x轴正向匀速运动的S系中观测到这两事件却 是同时发生的，试求：S系中发生这两事件的地点间的距离?x。;;三、 洛仑兹速度变换式;;同样可得：;洛仑兹速度变换式;一维洛仑兹速度变换式;例题3：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行 如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体 相对飞船速度为0.90c 。 问：从地面上看，物体速度多大？;解：选飞船参考系为S系;例题4 在太阳参考系中观察，一束星光垂直射向地面，速率为c，而地球以速率u垂直于光线运动。求在地面上测量，这束星光的速度大小和方向;洛仑兹坐标和速度变换公式;4-3 狭义相对论的时空观;S Einstein train;研究的问题 两事件发生的时间间隔;事件1、事件2 不同时发生;同时性的相对性;例1：在惯性系S中，观察到两???事件同时发生在x轴上，其间距是1m，而在S系中观察这两事件之间的距离是2m。试求：S系中这两事件的时间间隔。; 时间间隔很短，基本测量不出来;二.长度的相对性（长度收缩）;事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端; 1、相对效应 ;2 纵向效应 ;例2、原长为10m的飞船以u＝3×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？;例3：一根直杆在S系中，其静止长度为l，与x轴的夹角为?。试求：在S系中的长度和它与x’轴的夹角。两惯性系相对运动速度为u。;三、时间间隔的相对性;民间有一种说法，天上一天人间一年 乘坐0光速宇宙飞船航行,则宇航员的一天,在地球上的人们看来就相当于一年。 为什么我们在乘坐飞机、火车时没有感觉到时间延缓？因为速度相对于光速来说太小了 乘3倍声速的超音速飞机，一百年后，时间也只延长了0.015秒;;考察;;;注意：;例4、一飞船以3×103m/s的速率相对与地面匀速飞行。飞船上的钟走了10s,地面上的钟经过了多少时间？;狭义相对论时空观;?狭义相对论时空观认为： 时间、空间、运动三者是不可分割地联系着；时间、空间的度量是相对的。不同的惯性系没有共同的同时性，没有相同的时间、空间度量。狭义相对论时空观反映在洛仑兹变换之中。;例5、一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的静长是相等的。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端。试问此闪电能否在火车的a端留下痕迹？; 在火车参照系S′中，隧道长度缩短。但隧道的B端与火车b端相遇这一事件与隧道A端发生闪电的事件不是同时的，而是B端先与b端相遇，而后A处发生闪电，当A端发生闪电时，火车的a端已进入隧道内，所以闪电仍不能击中a端。;高速运动时动力学概念如何？基本出发点： 1、力学定律在洛仑兹变换下形式不变； 2、低速时转化成相应的经典力学形式。;一.相对论质量、动量与动力学方程;1)、相对论质量;据动量守恒定律，A、B速率应相等，设：;据相对论速度变换：;在牛顿力学中：mA=mB =m 上式为：;由;mA:静止粒子质量 m0;m0——物体的静止质量。;相对论动量;二、 相对论能量 质能关系 ;动能;相对论动能公式;与经典动能形式完全不同 若电子速度为;物体的总能量 = 物体运动时的动能 + 物体的静