《电动力学第三版》chapter6_3相对论的时空理论教程文件.pptVIP

* 爱因斯坦认为空间和时间是相对的. 牛顿力学反映低速范围的物质运动规律, 而相对论适合于小于或等于光速的物质运动范围, 可反映以光速传播的电磁场运动规律和在小于光速的范围内的力学运动规律, 其中不仅包括高速运动、也包括低速运动. * 在火车中, 两光脉冲同时到达反光镜. 在地面上 牛顿观点：向前脉冲速度59万公里/秒, 向后脉冲速度1万公里/秒, 光脉冲仍然同时到达两反光镜. 爱因斯坦观点：光向前, 向后的速度30万公里/秒；光脉冲先到车尾、后到车头. 在火车里同时发生的两个事件在地面上变得不同时了！ 火车相对于地面的速度为29万公里/秒. “同时”的相对性:狭义相对论的时空观认为：同时是相对的. 即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件, 在另一个惯性系中不一定是同时的. 举例：在地球上不同地方同时出生的两个婴儿, 在一个相对地球高速飞行的飞船上来看, 他们不一定是同时出生的. 原时(固有时, 本征时间)： 原时最短 运动时钟变慢效应 —— 时间膨胀 时间延缓 在某一参考系(静止坐标系)中, 同一地点先后发生的两个事件的时间间隔, 用 表示: 动钟变慢、时间膨胀效应 * 时间延缓是一种相对效应. 原时是由静止在“当地”的同一只钟测量； “两地时”用校准的“同步钟”测量. * 当速度远远小于c 时, 时间间隔相同. * 当局限于匀速运动时, 时间延缓效应是相对效应. 长度 = 在与长度方向平行的坐标轴上, 物体两端 坐标值之差 * 当物体运动时, 两端坐标必须同时记录. 5. 运动尺度的缩短 S 系： 为两事件原时, 为 S 系中所测棒长 在 处放一钟, 两事件（ 、 分别 经过 点）的时间间隔为 系： S 系向左运动, 两事件时间间隔 静止的棒的长度为 （ 固有长度 ） O′ z′ y′ x′ v O x y z 尺相对于S′系沿x′轴静止放置 S系测得尺的长度： 本征长度(固有长度)：在物体的静止参考系中测得的物体长度. 固有长度最长 * 动尺缩短只发生在运动方向上. * 是指“测量”, 不是“视觉”. * 是相对效应. * 当速度远远小于c 时, 两参考系测量结果相同. 动尺变短、长度收缩效应 A S′系 O′ y′ x′ O y B x S系 S′系 O′ y′ x′ v B O y A x S系 v O y A x S系 O′ S′系 y′ x′ B 在 S 系中测量 系中的棒长, 应 洛伦兹坐标变换 例1 静止参考系中? 子的平均寿命为? = 2.2?10-6 s . 当它的速度为v = 0.9966c 时, 通过的平均距离可达 8 km. 试解释这一现象. 解： 经典计算 相对论计算 例2 带电?介子静止时的平均寿命为2.6?10-8s, 某加速器射出的带电?介子的速率为2.4?108m/s, 试求：(1)在实验室中测得这种粒子的平均寿命；(2)这种?介子衰变前飞行的平均距离. 解： (1) (2) 例3 有一静止的电子枪向相反方向发射甲、乙两个电子. 实验室测得甲电子的速率为 0.6c , 乙电子速率为 0.7c , 求一个电子相对于另一个电子的速率. 甲 乙 o x S系 系 在 S 系中, 乙电子的速率为 解： 设实验室为S 系, 甲电子为 系 系相对于S 系运动 例4 在惯性系S中, 有两事件同时发生在 x 轴上相距1.0?103 m 处, 从S′观察到这两事件相距 2.0?103 m. 试问在S′系测得此两事件的时间间隔为多少？ 解： 解： 例5 一长为1m 的棒, 相对于S′系静止并与 x 轴夹?′= 45o. 问：在S 系的观察者来看, 此棒的长度以及它与 x 轴的夹角为多少？（已知 .） 2 3 6 9 作 业 * 第二十讲狭义相对论 内 容 概 要 本讲覆盖教材第六章1－3节内容, 请注意阅读教材 A、力学相对性原理和伽利略变换 B、狭义相对论的基本原理 C、狭义相对论的时空观 D、洛仑兹坐标变换和速度变换 2、难点 对狭义相对论的时空观的理解 * 运用洛仑兹变换求解运动学问题 3、学习方法 摆脱日常生活经验的束缚从基本假设出发进行推理 * * 类时：好象同一地点上不同时的事件, 因此可以有因