第16章 相对论基础.ppt

答案: 0.92c 小结:两种时空观对照 空间是绝对的，时间是绝对的，空间、时间和物质运动三者没有联系 相对论时空观： 1、时间、空间有着密切联系，时间空间与 物质运动是不可分割的。 2、不同惯性系各有自己的时间坐标，并相 互发现对方的钟走慢了。 3、不同惯性系各有自己的空间坐标，并相 互发现对方的“尺”缩短了。 经典时空观： 4、 作相对运动的两个惯性系中所测得的运 动物体的速度，不仅在相对运动的方向 上的分量不同，而且在垂直于相对运 动方向上的分量也不同 5、光在任何惯性系中传播速度都等于 C ， 并且是任何物体运动速度的最高极限。 6、在一个惯性系中同时发生的两事件，在另 惯性系中可能是不同时的。 16.4 相对论性动量和能量 (1) 动量与速度的关系 牛顿力学动量： （A）在洛氏变换下保持不变 （B）在 的条件下，还原为 牛顿力学的动量形式 由此得相对论动量 这里的 是不随物体运动状态而改变的恒量 相对论性动量必须满足以下两个条件： 相对论性质量： ——静止质量 0 1 P 0 1 说明： （a）在 时， （b）当 时， 即不论对物体加 多大的力，也不可能再使它的速度增加 （c）当 时，必须 即以光速运 动的物体是没有静止质量的 (2) 相对论力学基本方程 上式方程满足相对性原理 在 的条件下： * * 第十六章 1、狭义相对论（1905年）*** 2、广义相对论（1916年） 相对论 产生背景 基本原理 具体表达 重要结论 16.1 狭义相对论产生的背景 一、 伽利略变换式 两个参考系 S和 S’，对应的坐标轴相互平行，相对速度为 V，开始时两个参考系重合在一起. 一事件 P 在两参考系中时空坐标分别为： s z x y o o p Ｖ 1 伽利略坐标变换式 或 s z x y o o p Ｖ 2 伽利略速度和加速度变换式 经典力学中 二、力学的相对性原理 牛顿力学定律在所有惯性系中都相同，即对于任意的惯性系，牛顿力学的定律具有相同的形式. 三、经典力学时空观 时间具有绝对性，空间具有绝对性，时间和空间是彼此分离不相关的. 四、迈克耳孙--莫雷实验 1、“以太”之谜 2、实验原理图 干射条纹移动条数： 上式中， 均为已知，如能测量出条纹移动的条数 ,即可由上式算出地球 相对以太的绝对速度 实验结果：条纹没有移动 对实验结果的各种解释：? 1） 拖拽假说 2） 发射假说 3） 收缩假说 3、实验的历史作用 动摇了占统治地位的以太假说，揭示了经典物理学说的不可克服的矛盾，为爱因斯坦创立狭义相对论铺平了道路。 16.2 狭义相对论的基本原理 一、 狭义相对论的基本原理 物理定律在所有惯性系中都是相同的,即所有惯性参考系都是等价的 在所有惯性系中，光速等于恒定C，它不依赖于惯性系之间的运动，也与光源、观察者的运动无关。 （1） 狭义相对性原理 （2） 光速不变原理 讨论： 新的坐标变换关系和时空观将与人们习以为常的经典时空观不相容！ 确认两个基本原理，就必须摒弃绝对时空观，建立新的坐标变换关系； 二、洛仑兹时空坐标变换式 s z x y o o p Ｖ 逆变换： 说　明： 1 此变换将时间、空间和物 质运动密切联系起来 2 低速时，此变换与伽氏变 换相一致 3 真空中的光速是一切物体 运动速率的极限 三、洛仑兹速度变换式 　考虑一质点P在空间的运动，从S和S’系来看，速度分别是: 根据速度的定义： 说 明 2 在洛仑兹速度变 换下，光速不变。 1 在 的情况， 上式既变为伽利 略速度变换式 四、狭义相对论基本原理与洛氏变换 二者是协调的 相对性原理 在 S， 两个惯性系，O，O 重合时开始计时， 并在 O点发出一个光信号。 s z x y o o p u 试试伽利略变换 显然这样变换不再适用，应该是那种变换呢？ 这就是“洛仑兹变换” 五、洛仑兹变换是相对性原理地具体表达。 =x-ut =y =z =t 即 整理以后就是： 六、由狭义相对论的基本原理推导洛氏变换 使两式 相一致 得到一方程组，进一步确定 a , b, g ,e 就得到洛氏变换 16.3 狭义相对论的时空观 1、长度缩短 在 S 系中的观测者认 为棒相对 S 系运动， 测得