第4章相对论课件.ppt

相对论习题 练习10～12 其中练习11T三1 →选作 经典力学的时空观 绝对空间 绝对时间 相对论习题 相对论习题练习10～12 下次交 固有时间 用静止于某惯性系的时钟，测得发生在该系同一地点的两个事件所经历的时间间隔。 固有时间 例如： 在 系的原点 上，发生了某种物理过程，用 系上静置的时钟计时， 过程开始（事件1）时刻 过程结束（事件2）时刻 固有时间间隔 固有时间又称为 固有时间间隔、 原时间隔 或本征时间间隔 非固有时间 用静止于某惯性系的时钟，测得相对于该系运动的惯性系上同一地点的两个事件所经历的时间间隔。 例如： 在上图中用 系上的时钟测量 系上同一地点的两个事件所经历的时间间隔。 又称非原时间隔。 时间膨胀效应 过程开始 时间膨胀效应 为简明起见，假设某一过程发生在 约定坐标系的 系原点，而且，当两坐标系原点重合 时 过程开始 。 过程结束 到过程结束时， 系测得所经历的时间为 系观察此过程在 处结束， 所经历的时间为非固有时间 位移 固有时间 原地结束 由洛仑兹变换得 即 其中 故 续上 过程开始 时间膨胀效应 为简明起见，假设某一过程发生在 约定坐标系的 系原点，而且，当两坐标系原点重合 时 过程开始 。 过程结束 到过程结束时， 系测得所经历的时间为 系观察此过程在 处结束， 所经历的时间为非固有时间 位移 固有时间 原地结束 由洛仑兹变换得 即 其中 故 由洛仑兹变换得 即 其中 故 结论： 非固有时间大于固有时间。 即，非固有时间相对于固有时间 “膨胀” 了。 从时钟走时的快慢来说， 即，运动的时钟走慢了。 称为 时间膨胀效应 或 运动的钟缓效应 膨胀例一 若按经典时空观计算 经 某种不稳定性粒子 其固有寿命 以高速 飞向地面 能飞多长距离 在地面观测 它的寿命 有多长 按此寿命 地面 一种不稳定粒子 子 ， 宇宙射线可使大气层产生 已知 子的 2.2×10 6 s 0.995 c 2.2×10 5 s 6600 m 代入得 经 而 660 m 实验证明，来自高空的 子，还能先后通过高差约 2000 m 的山顶和地面检测实验室。若用经典时空观计算， 子早就衰变完了。 10 膨胀例二 某高能物理实验室测得一种不稳定性粒子 p±介子的结果如下： 固有寿命 (2.603±0.002) ×10 – 8 s 粒子沿实验室坐标的 X 轴方向作高速运动 速率 0.9100 c 从产生到衰亡走过的距离 17.135 m 实验值与相对论预言值的符合程度如何？ 从长度收缩效应评估 7.101 (m) 理论值 7.104 (m) 理论值 0.003 (m) 百分误差 0.04% 从时间膨胀效应评估 6.281×10 - 8 (s) 理论值 2.604 ×10 - 8 (s) 理论值 - 0.001×10 - 8 (s) 百分误差 0.04% 随堂小议 结束选择 请在放映状态下点击你认为是对的答案 在某惯性系中同时发生于不同地点的两事件，在其它惯性系看来是 （1）同时事件； （2）不同时事件。 结束选择 请在放映状态下点击你认为是对的答案 在某惯性系中同时发生于同一时刻，不同地点的两事件，在其它惯性系看来是 （1）同时事件； （2）不同时事件。 小议链接1 小议链接2 结束选择 请在放映状态下点击你认为是对的答案 在某惯性系中同时发生于同一时刻，不同地点的两事件，在其它惯性系看来是 （1）同时事件； （2）不同时事件。 牛顿力学的困难 mass, momentum and energy of special relativity 4 - 3 牛顿力学的困难 牛顿第二定律 经典力学认为，物体的质量 是恒定的，与运动速度无关。 若在恒力的作用下，物体的加速度 亦恒定。 若作用时间足够长， 物体的运动速度，可以超过真空中的光速。 这一结论，与伽利略的速度合成法则可能导致超光速的 结论一样，都没有任何实验依据。并且，被越来越多的实验事实所否定。 经典力学在高速领域遇到了不可克服的困难。 第三节 质速关系式 质量 速度 关系式 相对论的 0 0.2