第15章 狭义相对论力学基础课件.pptVIP

大学物理下 初审 (3) 长度收缩效应是相对的，其显著与否决定于 b 因子。 (4) 长度收缩效应是同时性相对性的直接结果。 15.4.3 时间膨胀效应 原时(固有时间，或本征时间): 在某惯性系中，同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔。用t0表示。 讨论 (1) 当v c 时， (2) 时间膨胀效应 在 S 系中测得发生在同一地点的两个事件之间的时间间隔 ?t，在 S 系中观测者看来，这两个事件为异地事件，其之间的时间间隔 ?t 总是比 ?t 要大。 在不同惯性系中测量给定两事件之间的时间间隔，测 得的结果以原时最短。 运动时钟走的速率比静止时钟走的速率要慢。 (3) 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征。 (4) 时间膨胀效应是相对的。其显著与否决定于 b 因子。 例 带电? 介子(?+或?- ) 静止的平均寿命为 2.6 ? 10-8s, 某加速器产生的带电 ?介子以速率是 0. 8 c ， 求 (2) 上述 ? 介子衰变前在实验室中通过的平均距离。 解 (1) 对实验室中的观察者来说，运动的 ? 介子的寿命 ? 为 (2) 因此， ? 介子衰变前在实验室中通过的距离 d 为 (1) 在实验室中测得这种粒子的平均寿命； 例 地球-月球系中测得地-月距离为 3.844×108 m，一火箭以 0.8 c 的速率沿着从地球到月球的方向飞行，先经过地球 (事件1)，之后又经过月球 (事件2)。 求 在地球-月球系和火箭系中观测，火箭从地球飞经月球所需要的时间。 解 取地球 -月球系为 S 系，火箭系为 S‘ 系。则在 S 系中，地 -月距离为静止长度 火箭从地球飞经月球的时间为 Xi’an Jaotong University 第15章 狭义相对论力学基础 本章内容： 15.1 力学相对性原理 伽利略坐标变换式 15.2 狭义相对论的两个基本假设 15.3 洛伦兹坐标变换式 15.4 狭义相对论的时空观 15.5 狭义相对论质点动力学简介 在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是完全相同的，应具有完全相同的数学表达形式。也就是说，对于描述力学现象的规律而言，所有惯性系是等价的。 15.1 力学相对性原理 伽利略坐标变换式 15.1.1 力学相对性原理 经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关 绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性在均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。 15.1.2 绝对时空观 绝对空间就其本质而言，是与任何外界事物无关，而且永远是相同的和不动的。 15.1.3 伽利略坐标变换式 在两个惯性系中分析描述同一物理事件 正变换 逆变换 伽利略变换式 在 t ＝0 时刻，物体在 O 点, S , S 系重合。t 时刻，物体到达 P 点 P (x, y, z; t ) (x, y, z; t) y O z S x (x ) O z y S 由定义 u 是恒量 速度变换和加速度变换式为 并注意到 写成分量式 请大家思考，速度、加速度的逆变换式如何？ u 是恒量 速度变换和加速度逆变换式为 请大家自己写出速度、加速度的逆变换的分量表示式 15.1.4 牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性 在牛顿力学中 质量与运动无关 力与参考系无关 迈克耳孙- 莫雷实验 对光线Ⅰ：O ? M1 ? O 15.2 狭义相对论的两个基本假设 15.2.1 光速的伽利略变换未能被实验证实 Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换 迈克耳孙 - 莫雷实验的零结果 以太风 Ⅰ Ⅱ 对光线Ⅱ ：O ? M2 ? O 由 l1 = l2 = l 和 v c 两束光线的时间差 当仪器转动 p / 2 后，引起干涉条纹移动 实验结果: 迈克耳孙— 莫雷实验的零结果，说明“以太”本身不存在。 1905年，A. Einstein 首次提出了狭义相对论的两个假设 所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。 15.2.2 狭义相对论的两个基本假设 假设1. 相对性原理 在所有惯性系中，一切物理学定律都相同，即具有相同的数学表达式。或者说，对于描述一切物理现象的规律来说，所有惯性系都是等价的。 假设2. 光速不变原理 在所有惯性系中，真空中光沿各个方向传播的速率都等于同一个恒量，与光源和观察者的运动状态无关。 讨论 (1) Einstein 相对性原理 是 Newton力学相对性原理的发展； 在牛顿力学中，与参考系无关 在狭义相对论力学中，与参考系有关 (2) 时间和长度等的测量； (3) 光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对。 15.3 洛伦兹坐标变换式 Einstein依据相对性原理和光速不变原理得到