大学物理：第三章狭义相对论.pptVIP

* 首 页 上 页 下 页 退 出 一、伽利略变换 时间、长度、质量“同时性”和力学定律的形式是绝对的 物体的坐标和速度、“同一地点”是相对的 3-1 伽利略变换和经典力学时空观 二、力学相对性原理 在任何一个惯性系中牛顿定律都有完全相同的形式。 力学规律对一切惯性系都是等价的。 在S系中： 在S′系中： 1.相对性原理 所有物理规律在一切惯性系中都具有形式相同。（所有惯性系都是平权的，在它们之中所有物理规律都一样） 2.光速不变原理 在一切惯性系中，光在真空中的速率恒为c ，与光源的运动状态无关。 一、 狭义相对论的两条基本原理 3-2 狭义相对论基本原理、洛仑兹变换 二、洛仑兹变换式 时空变换关系 y O x P S v O’ y’ S’ x’ z Z’ 相对论因子 对于洛仑兹变换的说明： 1、在狭义相对论中，洛仑兹变换占据中心地位； 2、洛仑兹变换是同一事件在不同惯性系中两组 时空坐标之间的变换方程； 3、各个惯性系中的时间、空间量度的基准必须一致； 4、相对论将时间和空间，及物质的它们与运动不可 分割地联系起来了； 5、时间和空间的坐标都是实数，变换式中 不应该出现虚数； 6、洛仑兹变换与伽利略变换本质不同，但是在低速和 宏观世界范围内洛仑兹变换可以还原为伽利略变换。 uc 变换无意义 速度有极限 伽利略变换 3-3 狭义相对论的时空观 一、同时的相对性 在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系是不同时的。 事件1 事件2 两事件 同时发生 ？ S Einstein train S 地面参考系 在火车上 分别放置信号接收器 发一光信号 中点 放置光信号发生器 实验装置 以爱因斯坦火车为例 研究的问题 两事件发生的时间间隔 发一光信号 事件1 接收到闪光 事件2 接收到闪光 发出的闪光 光速为 同时接收到光信号 事件1、事件2 同时发生 事件1、事件2 不同时发生 事件1先发生 处闪光 光速也为 系中的观察者又如何看呢？ 随 运动 迎着光 比 早接收到光 事件1 接收到闪光 事件2 接收到闪光 用洛仑兹变换式导出 二.长度的相对性（长度收缩） 原长 棒相对观察者静止时测得的它的长度（也称静长或固有长度）。 棒静止在S系中 S系测得棒的长度值是什么呢？ 长度测量的定义： 对物体两端坐标的同时测量， 两端坐标之差就是物体长度。 动长（测量长度） 棒相对于惯性系S是运动的，静止于S系的观察者测得棒的长度值是什么呢？ 即：物体的长度沿运动方向收缩 棒静止在 系， 是固有长度。 参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短 三、时间间隔的相对性（时间膨胀，运动时钟变慢） 在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔(同一只钟测量)，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔(两只钟分别测量)的关系。 固有时间 一个物理过程用相对于它静止的惯性系上的标准时钟测量到的时间（原时）。用? 表示。 一个物理过程用相对于它运动的惯性系上的标准时钟测量到的时间（两地时）。用?t 表示。 观测时间 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 花开事件： 花谢事件： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ 考察 中的一只钟 两事件发生在同一地点 观测时间 原时 动钟变慢(时间膨胀）。 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 双生子效应 由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？ 四、因果关系 时序: 两个事件发生的时间顺序。 在S中：是否能发生先鸟死，后开枪？ 在S中：先开枪，后鸟死 子弹 前 事件1： 开枪 在S中： 后 事件2： 鸟死 子弹速度 由因果率联系的两事件的时序不会颠倒。 在S系中： 在S系中：仍然是开枪在前，鸟死在后。 狭义相对论时空观 1、相对于观测者运动的惯性系沿运动方向的长度 对观测者来说收缩了。 2、相对于观测者运动的惯性系的时钟系统对观测者 来说变慢了。 3、长度收缩和时间膨胀效应是时间和空间的基本 属性之一，与具体的物质属性或物理过程的机 理无关。 4、没有“绝对”的时间、“绝对”的空间。 长度收缩和时间的膨胀是相对的。 3-4 狭义相对论动力学 一、动量、质量与速度的关系 质速关系式 m0——物体的静止质量。 m——相对于观察者以速度u运动时的质量。 相对论质量 1 2 3 4 0.2 0.4 1.0 0 0.6 0.8 * 首 页 上 页 下 页 退 出