第11章狭义相对论.pptVIP

*(4)时间延缓早已被高能粒子的许多实验所证实。在宇宙中有一种叫做?介子的高能射线,很不稳定.?介子在自已的静止参照系中平均寿命?0=2.2?10-6s.那么,按?介子自身的“钟“计算，?介子即使以光速运动，也只能飞行l=c??0=3?108?2.2?10-6=660m，可是，地面观察发现，在高空中产生的?介子，能穿透几千米而达到地面，这是什么原因？若设?介子的飞行速度?=0.99c,而?0是介子的本征时间，地面观者测得的时间应为：第30页，共47页，星期日，2025年，2月5日*例:已知S系同一点x发生两个事件，间隔为?t=4s，在S?系此两个事件间隔为?t?=5s。求：（1）S?系对S系的速度u（2）S?系中两个事件的空间间隔l?解:（1）xSxS?x?x1?t1??t=4s，是本征时?t?=5s,是相应的非本征时解得第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日*（2）求在S?系中这两个事件的空间间隔l’x点的速度为方法一-ux-uSxS?x?x1?t1?x1?S?x?x1?-ux-uSxx2?t2?第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日*方法二.由洛仑兹变换求S系S/系设：事件1（x,t1）（x1/,t1/）事件2（x,t2）（x2/,t2/）洛仑兹变换是解决相对论时空问题的主要依据。用它解决问题时经常把已知条件化为“事件”（即明确时间和空间的坐标）。在S?系中这两个事件的空间间隔l/：按题意：第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日*爱因斯坦AlbertEinstein1879-1955德裔瑞士人，美国苏黎世大学、普林斯顿高等研究院理论物理学家相对论的创建者.因在理论物理学上的发现，特别是发现了光电效应的定律.于1921年获诺贝尔物理学奖.第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日*相对论是关于时间、空间和物质运动关系的理论，通常包括两部分：狭义相对论不考虑物质质量对时空的影响，是相对论的特殊情况.研究：惯性系中的物理规律；惯性系间物理规律的变换。揭示：时间、空间和运动的关系。广义相对论考虑质量对时空的影响，是关于引力的理论.研究：非惯性系中的物理规律及其变换。揭示：时间、空间和引力的关系。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日*§11.1伽利略变换力学相对性原理一、伽利略变换经典力学时空观如图所示.设时刻t＝t/＝0时，两坐标系的坐标原点O与O′重合.xS/Soo/x/x伽利略坐标变换方程S→S/Px/S/→S第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日*经典力学时空观假定了时间对于一切参考系、坐标系都是相同的，表现为t＝t/时间间隔与参考系的运动状态无关假定了在任一确定时刻，空间两点间的长度对于一切参考系都是相同的，空间间隔与参考系的运动无关时间和空间是彼此独立的，互不相关，并且不受物质和运动的影响.第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日*二、力学相对性原理一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对描述运动的力学规律来说是完全相同的.或者说:力学规律对一切惯性系都是等价的.这就是力学的相对性原理，也称伽利略相对性原理.在所有惯性系中，加速度是不变量.经典力学中:m/＝m，在S中有F＝ma，在S/系中一定有F/＝m/a/.第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日*§11.2狭义相对论基本原理洛仑兹变换1865年麦克斯韦建立了描述电磁运动普遍规律的麦克斯韦方程组．一、狭义相对论的两条基本原理1.伽利略变换的困难预言了电磁波的存在发现电磁波的波速等于光速c