大学物理第章狭义相对论（PPT 精品）.ppt

§1 光速不变和爱因斯坦相对性原理 §3 同时性的相对性和时间延缓 §4 长度收缩 (length contraction) §7 相对论速度变换 欧洲核子研究组织（法语：Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire；英语：European Organisation for Nuclear Research，1954年9月29日－ ），通常被简称为CERN，是世界上最大型的粒子物理学实验室，也是全球资讯网的发祥地。它整个机构位于瑞士日内瓦西部接壤法国的边境。它成立于1954年9月29日，为科学家提供必要的工具。他们在那里研究物质如何构成和物质之间的力量。最初，欧洲核子研究组织的签字发起人只有12位，现在会员增加到20名成员国。 §12 力(三维力)的相对论变换 圆周长 2?R 引力使空间成为非欧几里德的?空间弯曲 引力场中时间－空间（四维空间）弯曲， 引力场越强，弯曲越严重。 R 周长收缩 R不收缩 时间膨胀 大质量天体 光线按最短路线（短程线）行进，因此 在引力场中，光线象粒子被引力加速一样，变弯曲了。 三、广义相对论预言的几个可观察效应 1、光线的引力偏转 大质量天体 光线 星光的偏折角。 日全食时拍摄太阳附近的星空照片， 可测出 1919年爱丁顿(Eddington)等测得 1.98?? ? 0.16??。 1973年光学测量结果是 1.60?? ? 0.13??。 近年用射电天文技术测得 1.761?? ? 0.016??。 爱因斯坦预言星光偏转角为 1.75??。 * S 星的实际位置 * 星的视觉位置 ? 1、靶静止情况 —资用能， —浪费掉了。 碰撞前： Ek M 复合粒子 m Ek m 碰撞后： 应用动量、能量守恒： 得到资用能（ Ekmc2 ）： 2、对撞情况 M m Ek Ek m 3、对撞比靶静止更有效 资用能： 欧洲核子中心（CERN）用270Gev质子轰击静止质子（mc2 ? 1Gev）, 资用能仅为： 1982年改为用270Gev质子-反质子对撞，资用能增大到 相当于静止靶情况的23倍，有利于产生新粒子。 因此，在这台对撞机上发现了W?和Z0粒子，证实了弱电统一理论。(C.Rubbia, S.van der Meer, 1984 诺贝尔物理学奖) 欧洲核子中心 CERN 宇宙诞生后的百万分之几秒内，曾存在一种“夸克-胶子等离子体”物质。在夸克-胶子等离子体中，夸克和胶子等基本粒子处于自由状态。它们随宇宙的冷却结合成质子和中子等亚原子粒子，后者又形成原子核，最终产生原子以及今天的宇宙万物。 美国布鲁克海文国家实验室（BNL）通过金原子核对撞，试图获得夸克-胶子等离子体，并宣布找到了这种物质存在的新证据。 【例】两个静质量为m的粒子A1和A2碰撞产生静质量为 M（m ）的新粒子B的反应为 A1+ A2? A1+ A2+ B 当所有产物粒子相对静止时，用于加速粒子的能量最小。求加速粒子的最小能量 (1) 靶 A2静止情况； (2) 对撞情况。 复杂反应，用反应前后不变量相等计算。 反应前的不变量在实验室系计算， 反应后的不变量在粒子系计算。 解. （1） 靶 A2 静止情况 反应前（实验室系）： 反应后（粒子系）： 不变量： （反应前） （反应后） 靶静止，为产生新粒子加速粒子的最小能量为 (2) 对撞情况 反应前（实验室系）： 反应后（粒子系）： 对撞情况加速粒子最小能量为 为产生同样反应效果，采用对撞更有效 例如，对于北京正负电子对撞机 新粒子 电子 x S u F 力为 x S F v F=? 在S系观测 由四维力的洛仑兹变换，求三维力的变换。 四维力和三维力的关系： S 系 S 系 （参考系运动） 四维力的洛仑兹变换： S 系 S 系 ？ 三维力的变换： （参考系运动） 其中 （粒子运动） 证明： 因 是不变量，则 代入 ，可得到三维力 的相对论变换。 －S 系粒子速度的 x 方向分量 －S 相对S的速度 三维力的相对论变换 (S?S′系) －S 系粒子速度的 x 方向分量 －S 相对S的速度 (S′?S系) 三维力的相对论变换 一个重要情况 则粒子在S系中受力为 粒子在 S 系中静止 v = 0, 受力为 F 纵向力不变，横向力减小到1/? . S 系：由三维力的相对论变换 S 系：静电力 这正是电力加磁力的电磁学结果。 【思考】定义四维速度，再由四维速度的洛仑兹变换，求出三维速度的相对论变换。 S u u u q q r S 【例】 对相对论质点动力学方程的讨论