第十六章狭义相对论选读.ppt

在S系中A和B有因果关系: B事件由A事件引起,即：A事件向B事件传递了某种信号，这一信号在t1时刻到t2时刻这段时间内从x1传递到x2 ，因而信号的速度为 信号速度 即： 总是与 同号 所以由因果率联系的两事件的时序不会颠倒。 l0 u v 已知：车长l0, u车地，v球车 求：小球沿车前进方向从后壁射向前壁，地面上的观察者 测得小球通过的距离及所需的时间。 注意： “长度收缩”和“时间延长”公式只在一定条件下适应， 而反映时空变换的一般关系式是洛仑兹变换式。 前提： 前提： 动系中同时测量 正确解： l0 u v 已知：车长l0, u车地，v球车 同一事件时空坐标变换： 狭义相对论时空观的数学表述——洛仑兹变换 洛仑兹速度变换 对洛仑兹变换取微分 2.当 3.当 1.惯性系相对运动的方向上，速度分量改变 垂直于相对运动的方向上，速度分量也改变 讨论： 伽利略速度变换 例： 问：在k系中的观察者测得此 光信号的传播速度为多少？ 光速不变原理是 指光的速率不变。 地 A B + 地 A B + §16.4 相 对 论 动 力 学 一、相对论中的质量、动量和动力学基本方程 其定律表达式在洛仑兹变换下是不变式 经典力学定律是相对论动力学定律在低速下的特例 继续保留质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本定律 1. 质速关系 1901年考夫曼发现从放射性镭 中放出来的高速电子( 射线), 质量随速度变化而变化。 m0 m(v) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 质量守恒定律 动量守恒定律 洛氏速度变化 m0: 静止(固有)质量 m : 相对论（运动）质量 v：物体运动速度 1) vc时 符合经典结论 讨论 若: 则: m=0/0（m可能有确定的值） 光子 就符合这种情况 2) v=c 时 则: 无意义(不存在) 若： 例1：电子静止质量 ，质子静止质量 ，要使 ，求：电子的运动速度。 解：设电子运动速度为 v，运动质量 3. 相对论动力学基本方程 (牛顿力学是相对论力学在低速情况下的近似) 2. 相对论动量 二、相对论中的质量能量关系 经典力学： 相对论： 以速率v 运动的粒子的总能量： 1. 任何宏观静止的物体都具有能量； 讨论 质能关系 2. 相对论质量是能量的量度； 意义:一物体质量变化△m,它的能量同时改变△E 一物体能量改变 △E, 它的质量同时改变△m 3. 尽管质能互相依存, 但在一个孤立系统内： 总能量和总质量分别守恒。 例：1kg甘油炸药爆炸时释放的能量为 求：1）释放能量占总能量的百分比 2）炸药亏损的质量 解： 1kg炸药的总能量 % 三、相对论中的动量能量的关系 pc E 例:设快速运动的介子的能量约为E=3000MeV,而这种介子 在静止时的能量为E=100MeV,若这种介子的固有寿命 τ0=2 10-6s,求它运动的距离. 例. 两全同粒子以相同的速率相向运动，碰后复合。求：复合粒子的速度和质量 解：设复合粒子质量为M，速度为 由能量守恒 所以合成粒子是静止的 系统的静止质量增加了。这是由于原来的两个粒子有动能，碰撞过程中，它们转化为静能。 碰撞过程，动量守恒 总质量守恒 * 相 对 论 动 力 学 三个表达式 二个关系式 第五篇 近 代 物 理 基 础 机械运动——牛顿力学 热运动——热力学和经典统计物理 电磁运动——麦克斯韦电磁场理论 经典物理 “最终的 理论” “物理学科的终结” 1900年，开尔文：“……，但是，在物理学晴朗天空的 远处，还有两朵小小的令人不安的乌云。” 热辐射实验 迈克尔逊- 莫雷实验 相对论 量子理论 近代物理 狭 义 相 对 论 基 础 第十六章 (2) 相对论的意义： 对于日常生活中所遇到的大量实际问题，经典力学是 有效的，是与我们的经验相符的。 然而，涉及到运动速度接近或等于光速的物理过程时， 整个经典力学的基本观念受到了挑战。 时间和空间的绝对性及其分离的观念， 质能分离的观念， 运动确定性描述的观念， ︰ ︰ ︰ 爱因斯坦 1905年：狭义相对论（对惯性参照系而言） 1915年：广义相对论（对非惯性参照系而言） 伯尔尼克拉姆大街49号，爱因斯坦故居，1905年在此诞生了著名的相对论，方程：E=MC2改变了世界。 对于日常生活中所遇到的大量实际问题，经典力学是 有效的，是与我们的经验相符的。 然而，涉及到运动速度接近或等于光速的物理过程时， 整