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相对论.zq（马） 四、迈克尔孙－莫雷实验（1887年） 3-2 狭义相对论基本原理 洛仑兹变换 二、洛仑兹变换： 一、同时的相对性 结论： 说明： 三、时间间隔的相对性: 时间延缓——运动时钟变慢 说明： 四、时序与因果律 3-4 狭义相对论动力学 3、相对论中的动能 4、静能、总能 5、质能关系式 二、能量与动量关系式 注： 即：S系测得的时间要长些，说明S’系上的钟“走慢了”。 S S’ S S’ S S’ 讨论：时间膨胀又叫时钟变慢。 v v S O S 3 O S系上的人测出该过程经历了 ’ S 3 O ’ S O 系上的人测出该过程也经历了 ’ S 相对于自己运动的人的手表走得慢。 1、在相对于某个惯性系静止的一点，观察两个事件的时间间隔最短，称为固有时间。 2、时钟变慢是相对的，并非机械故障。不能说明哪个时钟是正确的或错误的。 3、 时， 日常生活中观察不出这种效应，并非没有此效应。 例2、一飞船以u=9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行。飞船上的钟走了5s, 地面上的钟经过了多少时间？ 思路：飞船上的钟走了5s，比地面上的钟经过的时间要慢。 孪生子佯谬 孪生子效应可用仪器来模拟 1971年 铯原子钟 向东绕的钟慢59纳秒 向西绕的钟快27纳秒 例：观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4秒，乙相对甲以0.6c的速度运动，则乙观察这两个事件的时间间隔为: 5秒 三、相对论时钟延缓和长度收缩的近代实验验证* 不稳定的基本粒子（如m 、 p粒子）产生后经一定时间自动衰变为其他粒子。这些粒子在它们自身的惯性系中有各自确定的平均寿命，称固有寿命t 。 例1、?+介子固有寿命为2.6×10-8s, 在高能加速器中?+介子获得0.75c的速度,实验室测得?+介子在衰变前通过的距离是多少？ 2、若考虑相对论效应，则有 3、实验室测得结果： 解：1、若不考虑相对论效应，则有 例3：半人马星座a星是距太阳最近的恒星，它距地球 ,设有一宇宙飞船自地球飞到该星，飞船对地速度v=0.99c，地球上的钟测得多少年？若以地球上的钟计算，又为多少年？ 解：以地球上的钟计算： 以飞船上的钟计算： 说明 此题与实际不符，全球的能量供给飞船，也不可能达到0.999c。 飞船若以20km/s飞行，需要6.8万年。 在 s 中： 先开枪，后鸟死 在 s 中： 是否能发生先鸟死，后开枪？ 时序: 两个事件发生的时间顺序。 在 s 中： t 1 t 2 前 事件1： t 1 x 1 ( ) ， 开枪 后 ， 事件2： t 2 x 2 ( ) 鸟死 子弹 u u = t 1 t 2 x 1 x 2 ( ) ( ) 子弹速度 信号传递速度 所以由因果率联系的两事件的时序不会颠倒。 在 s 中：仍然是开枪在前，鸟死在后。 在 s 中： c v t 1 = 2 t 1 β 1 2 x 1 c v t 2 = 2 t 2 β 1 2 x 2 = t 2 t 1 β 1 2 c 2 ) ( ) 1 ( 0 v u t 2 t 1 v c 2 u 因为 所以 ， t 2 t 1 一、动量和质量和速度的关系 1、动质量公式： 讨论 （1）m: 相对论质量, m0: 静质量。 （2） v：物体相对于某一参照系的速度。 （3） 可认为质量与速度无关，等于其静质量。 （4）以光速运动的粒子（如光子、中微子等），它们的静质量必为零。 2、动量公式： 牛顿第二定律的原始形式： 运动物体在恒力作用下，没有恒定的加速度。 物体的动能就是使物体从静止开始运动到速度为v时，合外力所作的功。 力的冲量等于动量的改变量. 相对论动能 讨论 静能： 总能： 动能： 6、原子能的预言 Einstein指出：如果使粒子系统的静质量减少 ，它就会释放出 的巨大能量。 例如： 例2、试计算氢弹爆炸中核聚变反应之一所释放出的能量，其聚变方程为 各种粒子的静止质量为： 氘核：m1=3.3437×10-27kg 氚核：m2=5.0049×10-27kg 氦核：m3=606425×10-27kg 中子：m4=1.6750×10-27kg 解：质量亏损为： 相应释放的能量为： 1kg这种核燃料所释放的能量为： 这相当于同质量的优质煤燃烧所释放热量的1千多万倍！ 存在“无质量”粒子的可能性。这些粒子具有动量、能量，但没有静质量（ ），即：E=cp 结论： 一个静质量为零的粒子，在任一惯性系中都只能以光速运动，永远不会停止。 对光子： 动量 基本方