[理学]015狭义相对论基础.ppt

由洛仑兹变换知 由上两式得 同样得 洛仑兹速度变换式 逆变换 正变换 例 1 ：设一个粒子在 平面内以的恒定速率 相对于 系运动，而且它的轨道同 轴成 角。如果 系沿 轴相对于 系以 速率运动，试求由 系所确定的粒子的运动方程。 系所确定的粒子的运动方程为 解： 例 2 ：在地面参考系 中的 处，于 时刻爆炸了一颗炸弹。若有一沿 轴正向以 的速率飞行的飞船，试求在飞船参考系 中的观察者测得这颗炸弹爆炸的时间和地点。 例3：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体相对飞船速度为0.90c 。问：从地面上看，物体速度多大？ 解： 选飞船参考系为 系 地面参考系为 系 则另一个飞船的速度为 且 例4：在地面上测得有两个飞船分别以 和 的速度向相反方向飞行，求一个飞船相对于另一个飞船的速度是多少？ 解：取速度是 的飞船为 系，地面为 系 有 1 同时性的相对性 事件1 事件2 两事件同时发生 ？ §5 同时性的相对性 若 已知 在S系中不同地点同时发生的两个事件，在S’系中观测并不是同时的——同时性的相对性。同一地点的事件的同时性是绝对的。 2 时序的绝对性 两个独立事件发生的先后次序在不同惯性系中可能发生颠倒 对于不同的 可以大于、小于或等于零 有一定因果关系的两个事件发生的事件顺序是绝对的，不能颠倒 对于有因果关系的关联事件 §6 时间膨胀 长度缩短 一.时间膨胀 time dilation 运动时钟变慢 考察一只钟 在研究一个物理过程的时间间隔中 在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔 (同一只钟测量) ，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔 (两只钟分别测量) 的关系。 研究的问题是： 如幽灵的寿命？ 1.原时 Proper time 两地时 2.原时最短 时间膨胀 在某一参考系中，同一地点先后发生的两个 事件的时间间隔叫原时。 考察 中的一只钟 两事件发生在同一地点 两地时 原时 由洛仑兹逆变换 原时最短 ? 1 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征,是相对论效应，是一种普遍的时空性质 时间延缓是相对的，原时，固有时 时间延缓与同时性的相对性密切相关，双生子效应 讨论 二.长度收缩 length contraction 对运动长度的测量问题 怎么测？ 同时测 1.原长 棒静止时测得的它的长度 也称静长 棒静止在 系中 静长 棒静止在 系中 静长 棒以极高的速度相对S系运动 S系测得棒的长度值是什么呢？ 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 同时测的条件是必要的 相应的时空坐标 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 2.原长最长 由洛仑兹变换 讨论 长度收缩是相对论效应，是一种普遍的时空性质 运动物体的长度收缩是相对的 长度收缩只发生在运动方向上，与运动方向垂直的方向上，无长度收缩 运动物体的长度收缩与同时性的相对性密切相关 解：用A、B标记尺的两端点 例1、一根长为 的尺，静止于 系中，它位于 平面内，与 轴的夹角为 ，如图所示。求在 系中测得的尺的长度 ，尺与 轴的夹角 。 在 系中，两端点坐标分别为 尺在 轴上投影的长度为 尺在 轴上投影的长度为 由长度收缩公式 故在 系中测得的尺的长度为 尺与 轴的夹角为 狭义相对论动力学基础 高速运动时动力学概念如何？ 基本出发点： 1、基本规律在洛仑兹变换下形式不变； 2、低速时回到牛顿力学 §7 相对论的质量和动量 一.质量和动量 1.力与动量 状态量 合理 合理 2.质量的表达 猜想形式？ 持续作用 持续 但 的上限是 c 随速率增大而增大 要求 实验证明 讨论 * 合理性 * 特殊情况下，理论证明 * 最终由实验证明(即将说明) * 由于空间的各向同性 与速度方向无关 * 相对论动量 数据 二. 狭义相对论运动方程 由 得 两试联立得 §8 相对论性能量 一.相对论动能 动能定理应该是合理的 ?设计质点从静止，通过力作功，使动能增加。 由 讨论 ?合理否？ ?与经典动能形式完全不同 若电子速度为 二. 相对论能量 运动时的能