第十六章相对论.ppt

一 狭义相对论的基本原理 洛仑兹坐标变换式 1 狭义相对论的基本原理 （1）相对性原理 物理定律在一切惯性参照系中都具有相同的形式 （2）光速不变原理 在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参照系中，所测的的光在真空中的 传播速度都相同。 同一事件在不同惯性系下的时空座标变换。掌握用变换式求时间间隔，空间间隔及涉及时空变换的问题。 洛仑兹变换 或 变换 L 2 洛仑兹坐标变换式 1 同时性的相对性 空间间隔 时间间隔 由时间间隔可得出同时性的相对性。（略） 二 狭义相对论的时空观 同时性的相对性 即对 系而言，不同地点但同时发生的二事件，对S系而言 对S系而言，二事件不同时。 结论： 同时性具有相对性。事件发生的时序与运动有关。 当V〈〈C时，同时性具有绝对性。 2 空间的相对性（长度缩短） ? ? ? è ? - = C V L L 2 2 0 1 空间不在独立，而是与运动有关。 当V《C时，L= 空间具有绝对性。 固有长度 结论：S系中的观察者把相对于他运动的那只 中的钟和自己的许多同步的钟对比，发现那只钟慢了。这个效应叫做运动的时钟时间延缓。 同样， 系中的观察者把相对于他运动的那只 S 中的钟和自己的许多同步的钟对比，发现那只钟慢了。时间延缓是一种相对论效应。 时间的流逝速度与运动有关。 当V《C时， 时间具有绝对性。 3 时间的相对性 当V〈〈C时，则回到经典力学的结果 三 相 对 论 速 度 变 换 四 相 对 论 动 力 学 1 质速关系式 静止量 相对论质量，或总质量 是物体相对于某一参照系的速率 2 动量表达式 牛二律的形式 当V〈〈C时， 3 相对论动能 4 相对论能量 在相对论动能公式 中， 静止能 总能量 表示物体静止时具有的能量。 表示物体以速率V运动时具有的能量。 一定的质量相当于一定的能量，二者间的当量系数为 。二者不在相互独立。 质能关系式 在某一过程中，若作用前后系统的质量有变化，则伴随有能量的吸收或释放。 如在核反应中， 静止质量由 变为 ， 称为质量亏损。 则释放核能为 5 动量和能量的关系 下一章 返回 浪淘沙（其八）刘禹锡 莫到谗言如浪深，莫言千客是沙沉。千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金。 2、已知一静止质量为m0粒子，其固有寿命为实验室测得的寿命的 1/n，则粒子的动能为 。 3、质子在加速器中被加速，当动能为静止能量的3倍时，其质量为 静止质量的 倍。 4、证明：如果两事件在某惯性系中是在同一地点发生，则对一切 惯性系来说，这两个事件的时间间隔只在此惯性系中最短。 1、一电子以0.99C的速度运动（电子静止质量m0=9.11×10-31Kg）， 则电子的总能量为 ，电子的经典动能与相对论动 能之比是 。 三 相对论动能 在经典力学动力学中，力 对物体做功使它的速率由零增加到 V 时，力所做的功等于物体的动能。在相对论中也如此，即 二 动量表达式 牛二律的形式 动量表达式 牛二律的形式 静质量 相对论质量，或总质量 是物体相对于某一参照系的速率 质量是与运动状态有关! 当 时， 由质速关系式，得 两边求微分，得 （1） 即，有 （2） （2）代入式（1），得 相对论中的动能表达式 或 则 回到经典力学的结果。 当 时， 则 以上表明，一定的质量相当于一定的能量，二者间的当量系数为 。二者不在相互独立。但二者各自遵守各自的守恒律（总质量守恒和总能量守恒）。 四 相对论能量 在相对论动能公式 中， 静止能 表示物体静止时具有的能量。 总能量 表示物体以速率V运动时具有的能量。 称为质能关系式。 总能量为静止能与动能之和。 则 在某一过程中，若作用前后系统的质量有变化，则伴随有能量的吸收或释放。 称为质量亏损。 如在核反应中， 静止质量由 变为 ， 则释放核能为 例 氚和氘聚变成氦的反应为 反应前氚和氘核的静止质量之和5.0317u,反应后氦核和中子的静止质量之和为5.0129u,质量亏损为