[工学]第8章- 相对论.pptVIP

*见p19的讨论。 * * 注意Y、z方向的速度变换与其坐标变换不同，这是因为时间间隔dt在两坐标系中已不同了。 * 注意Y、z方向的速度变换与其坐标变换不同，这是因为时间间隔dt在两坐标系中已不同了。 * 将正变换中的u反号，并将带撇的与不带撇的量交换，即得逆变换 * * 哈勃定律：星系均远离我们而去，退行速度与距离成正比。即越远的星系其速度就越快。另外如高能宇宙射线、被加速器加速的电子等的速度也可以快得接近光速。 * * 上节讨论的是狭义相对论的 “运动学”，着眼于空间—时间中观察到的现象，本节将讨论狭义相对论的 “动力学方程”。 * * 由于相对论中质点的动量定义仍然不变，故相对论力学的基本方程F=dp/dt仍然相同。 * * 爱因斯坦在1905年（26岁）发表了六篇论文，提出了具有划时代意义的“光的量子论”，“狭义相对论”和“布朗运动理论”。在关于狭义相对论（SR）的第二篇论文中，划时代地导出了一个“质能关系式”。 E= mc2 它表示一个物体的惯性质量 m 与物体所包含的能量 E 成正比。质量和能量是统一的，是同时消长，同时守恒的。使用时常见的形式是：?E=(? m)c2，也就是说：物体的能量每增加 ? E，相应的惯性质量也必定增加 ? m = ?E / c2 ；反之，每减少的 ? m 质量，就意味着释放出 ?E=(? m)c2 的巨大能量，这就是原子能(核能)利用的理论基础，因此， E= mc2 被恩格斯称为“改变世界的方程”。 * 1、动质量m乘以c2不是动能，而是总能。动能已不是mv2/2。 2、要理解mc2是总能量，先要理解静能m0c2的意义：它是物质内部、分子内部、原子内部、原子核内部、核子内部等等等等一切说得出来的、说不出来的，可以开发的、不可以开发的，理解的、不可理解的，已知的、未知的等等一切能量的总和。 3、每一份fen能量都有相当的质量，每一份质量都有相当的能量，c2是一个折合两种单位的常数，就如热功当量在热量和机械能之间所起的作用一样，每一“焦耳“都相当一定的“卡”，每一“卡 “都相当一定的“焦耳” 。 4、能量有质量；这就是说，能量有惯性。质量有能量；换句话说，质量能够做功。不能说：“质量可以转化为能量”。因为E=mc2，能量是守恒的，因此质量也是守恒的，质量不会转化成别的什么东西。“一切质量有能量，一切能量有质量”，“一切质量都是能量，一切能量都是质量”等的说法都是对的。 * 1、质量亏损并不表示质量消失，也不能说质量转变为能量，而应该说物体的静能与动能之间的转换。对孤立系统，转换前后的总能量守恒。由式mc2=Ek+m0c2（即总能=动能+静能）可见，总能量守恒时，动能和静能是可以相互转化的。静质量并不守恒。如一对正负电子湮没成一对光子，电子有静质量，而光子的静质量为0，静质量明显不守恒，但总能量和与它相当的总的动质量是相等的。乘cheng 2、几个小质量粒子复合成一大质量粒子时，有质量亏损。即1+12。重原子核的裂变和轻qing核的聚变，静jing质量都会减少。 3、两个质子和两个中子是通过强力而不是库仑力组合成氦核的。注意：结合前的质子和中子与氦核中的质子和中子是不一样的。 4、两个完全分离的粒子结合成一个束缚体，势能降低(吸引力作功当然使势能降低)。 5、对于释放能量的任何反应ying过程，能量与静质量变化之间的关系都同样受到该关系的制约。只不过在一般的化学反应中静质量变化太小而不被注意到罢了。 * 光子的静质量为0是从它的动量、能量推得的，它并不是光子的”静止时的质量“，光子不会静止。 * 动质能三角形 光子 无质量粒子：具有能量和动量，但没有静质量，也无静能，在任何惯性参照系中都只能以光速运动，永远不会停止，E=pc。如：光子，中微子，理论上认为的引力子也无质量。 5、相对论能量和动量关系 * 解 长度： 质量： 例1 地面上静止放置一质量为 m0 、长度为L0的细棒，一飞船沿长度方向以v =0.8 c (c为真空中的光速)相对地面疾驶，则飞船上测得棒的长度L= ；测得棒的质量 m= ；棒的动能 = 。 * 动能： 例2 已知电子静质量为m0 ，把电子的速度由静止加速到 v = 0.60 c （c为真空中光速），外界需对它作功多少？ 解： 相对论质量 相对论能量 外界作功 电子静能 电子静质量m0对应的能量为静能，加速到v 时质量为相对论质量m，能量为相对论能量；电子能量的变化即为外界所作的功。 v = 0.60 c * 利用质速关系求质量m 相对论动能： 例3 当电子的运动速率达到v = 0.98 c 时，其质量m 等于多少