w相对论-第15章.ppt

物体能量的改变也就意味着质量的改变，质量和能量是不可分 割的。它预示了核能的利用 经典力学 相对论力学 物理量 长度 时间 质量 动量 动能 动力学方程 能量与动量关系 一位梦游太空者的感想： -------有感------ 瞬间一别路漫漫，但觉未过光速关。 钟尺合须静里用，云山偏向动中看； 权将电波传信息，只缘相见却真难。 时空相对非虚语，质能并增岂等闲， -------相对论赋------ 跨箭相期星际游，一别瞬息见三秋， 动境钟尺多疑难，因果规律乃存留； 权将光波通信息，归来尚须苦作舟。 质能守恒惊人数，时空相对尽眼收， 爱因斯坦一生坚持正义，热爱和平，喜爱音乐， 因反法西斯而流亡美国。他剖析自己的科学感 受时说： “照亮我的道路，并不断给我新的勇气去愉快地 正视生活的理想，是善、是美、是真。” “人只有献身社会，才能找出那实际上是短暂 而又有风险的生命的意义。” 爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设: 相对性原理: 物理定律在所有惯性系中都是相同的,不 存在任何一个特殊的绝对的惯性系. 光速不变原理: 在所有的惯性系中,光在真空中的速率都相同. 光速与光源运动无关！ 光速与参考系无关！ 光速各方向都保持不变！ 坐标变换: 洛伦兹变换 狭义相对论的时空观 1 . 同时性的相对性 2 . 长度收缩 （运动的尺收缩） 3 . 时间延缓 (运动的时钟变慢) 狭义相对论的基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理。 4.同时的相对性不会改变相关事件的因果关系 经典力学 相对论力学 物理量 长度 时间 质量 动量 动能 动力学方程 能量与动量关系 例 在热核反应过程中， 如果反应前粒子动能相对较小，试计算反应后粒子所具有的总动能。已知 解 反应前、后粒子静止质量之和 m10 和 m20分别为 质量亏损 与质量亏损所对应的静止质量减少量，即为动能增量，也就是反应后粒子所具有的总动能，即 y x 0 B A vx X’ Y’ 0‘ u A B Vx’ y x 0 A B u m0 m Y’ 0‘ X’ u A B u m m0 全同粒子A和B发生完全非弹性正碰 即 S: S’: 即 由动量守恒和质量守恒 质速关系的推导 相对论动量： S′系为随A一起运动的惯性系则S′相对S的运动 速度等于A相对S的运动速度 讨论 (1) 当v c 时， (2) 时间膨胀效应 在 S 系中测得发生在同一地点的两个事件之间的时间间隔 ?t，在 S 系中观测者看来，这两个事件为异地事件，其之间的时间间隔 ?t 总是比 ?t 要大。 在不同惯性系中测量给定两事件之间的时间间隔，测 得的结果以原时最短。 运动时钟走的速率比静止时钟走的速率要慢。 (3) 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征。 (4) 时间膨胀效应是相对的。其显著与否决定于 b 因子。 如果光速不变！ 1秒 1.5秒 如果换成K’系来观测K系的钟呢？ 例：静止的介子平均寿命为 在高能加速器中 介子获得了0.75c 的速度， 实验测得 介子衰变前通 过的距离，并不是 而是 答案： 与实验符合得很好。 这一时间延缓在研究介子的寿命时，得到了直接的验证。 例： 飞 船 地 球 问飞船上讲一节课用 1 小时， 地球上用几小时？ u S’ u S S’ 一系列同步钟 这才对准了！ 可见S认为S’的钟慢了，而S’也认为S的钟慢了. 符合相对性原理吗？ 根据同时的相对性，S系认为对准的钟，S’系认为没对准！ 矛盾一开始就出现了。 同时的相对性是否会改变相关事件的因果关系？ 甲开枪 乙中弹倒下 vs (x1,t1) (x2,t2) 子弹速度 这里 S系 S‘系中观察 是否会有 甲先开枪，乙后中弹倒下。 乙先中弹倒下。甲后开枪！ 不会改变相关事件的因果关系 （信号传递速度） 狭义相对论的时空观 1 . 同时性的相对性 2 . 长度收缩 （运动的尺收缩） 3 . 时间延缓 (运动的时钟变慢) 狭义相对论的基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理。 4.同时的相对性不会改变相关事件的因果关系 例 3. 静止的 ? 子的寿命约为?０=2?10-6s。今在8km的高空，由于? 介子的衰变产生一个速度为 u=0.998c 的 ?子，试论证此 ?子有无可能到达地面。 解：设地球参考系为惯性系S， ?子参考系为S?。 已知S?系相对于S系的运动速率为u=0.998c， ?子在 S?系的固有寿命为?０=2?10-6s 。 根据相对论时间延缓效应， ?子在 S系的寿命为： 此 ? 子有可能到达