第六章狭义性对论讲解.ppt

① “关于光的产生和转化的一个启发性观点”（3月） ② “分子大小的新测定法”（4月） ③ “热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运 动”（5月） ④“论动体的电动力学”（6月） ⑤“物体的惯性同它所含的能量有关吗？”（9月） ●对于狭义相对论的最初反映 伯恩斯坦（J. Bernstein）说：“主要是漠然视之或加以否定。” 英费尔德（L. Infeld）说：“没有潮水般的文章紧步其后，而是过了大约4年光景才开始有反映。” ●普朗克对狭义相对论的支持 1905年的冬季，普朗克在学术讨论会上评论 1906年发表相关的论文（第一篇涉及相对论的文章） (2)洛仑兹变换只对两相对运动的惯性系成立。 S ′ S (1) 当uc时 讨论 (3)洛仑兹变换必须是同一事件在不同惯性系之间的变换。 (4)洛仑兹变换体现了相对论的时空观：时间、空间与物体的运动状况有关。 伽利略变换式 (5) 重要的因子 推论：任何物体相对于另一物体的速度不可能等于或大于真空中的光速。即真空中的光速c是一切物体运动速度的极限。 如果u≥c,则 就变为虚数值，这显然是没有物理意义的。 伽利略速度变换公式： 洛仑兹速度变换公式： z x y S o P 二 洛仑兹速度变换 z x y S o P 洛仑兹坐标变换 逆变换 S S? S? S 正变换 uc 伽利略变换 讨论: (1) 相对论速度变换 ? x y S u ut x o z c =c (3)若S?系以速度c 相对S系运动，粒子相对S ?以速度? ?x 运动，S系中粒子的速度为 =c (2)若粒子相对S? 以速度?x? =c 运动，则粒子相对S系的速度为 光速不变 解 伽利略变换： S(观察者)： S′(原子)： u=0.5c, 例题6.3.1 一原子以0.5c的速度离开一观察者，该原子又沿运动方向向前以0.8c的速度发射一个电子，求电子相对于观察者的速度。 ? x y S u ut x o z 0.8c 洛仑兹变换： 解 (1) S(地面)： S?(甲)： u=0.5c(甲), ?x= 0.75c(乙) - = - 0.91c (2)?接近=0.5c+0.75c=1.25c 这不违背相对论。相对论中速度的涵义是: 单独看每一个物体的速度不会超过光速。 z x y S o u ? 甲 ? 乙 例题6.3.2 地面上看到甲、乙两火箭分别以0.5c和0.75c的速度相向飞行,求：(1)两火箭的相对速度； (2)地面上看两火箭的接近速度。 S(地面)： S?(B)： = 0 . 6c = 0 . 64c =0.6ci+0.64cj z x y S u o A B 例题6.3.3 地面上观察，火箭A以0.8c的速度向正北飞行，火箭B以0.6c的速度向正西飞行，求火箭A相对火箭B的速度。 解： §6.4 狭义相对论的时空观 1.长度收缩 棒相对S?系静止， 沿x?轴方向放置 z x y S o x1 x2 测量方法：静系中，可直接用尺子去量（原长）L0 动系中，同时记下物体两端的位置，再 用尺去量两位置的长L 推导关系： 长度收缩 时钟变慢 同时性的相对性 S?系（静系）： S系（动系）： 长度： z x y S o u x1 x2 由洛仑兹坐标变换，有 同时 即: 相对棒运动的观察者（S系）测得的长度l要比相对棒静止的观察者（ S′系）测得的长度lo(固有长度或原长)要短一些。 y 方向，z 方向如何？ 因： 故有： 从对物体有相对运动的坐标系中，所测得沿物体速度方向的物体长度总是比相对静止的坐标系中所测得的长度短，即： 或者说物体沿运动方向缩短了。 洛仑兹收缩 l为动系中同时测量的量； 收缩只发生在有运动的方向上； 收缩是相对的； uc 时，l=l0 ； 收缩与物质的结构无关。 说明 视觉效果 2.时间膨胀(或钟慢) S?系： (用固定在S′系中的时钟来量度) S 系： (用固定在S系中的时钟来量度) 设两事件发生在S?系中的同一地点，但不同时刻，即 (同地) 相对事件发生地点运动的观察者（S系）测出的时间比相对事件发生地点静止的观察者（S′）测出的时间(称为固有时间或原时)要长一些(时间膨胀)。 或者说：运动的时钟走得慢些(钟慢)