狭义相对论课件.pptVIP

一宇宙飞船以速度u远离地球沿x轴方向飞行，发现飞船前方有一棒形不明飞行物，平行于x轴。飞船上测得此物长为l，速度大小为v，方向沿x轴正向。令地球参照系为S系，飞船为S系，不明飞行物为S系，则在S系中测得不明飞行物的长度为原长l0，由长度收缩公式有地面上的观测者测得此物长度。例解求由速度逆变换式有SOOSxSO*例解求飞船A,B相对于地面分别以0.6c和0.8c的速度相向而行。(1)飞船A上测得地球的速度；(2)飞船A上测得飞船B的速度；(3)地面上测得飞船A和飞船B的相对速度。(1)根据运动的相对性，飞船A上测得地球的速度为:-0.6c(2)设地面为S系，飞船A为S系，S系相对与S系的速度为u=0.6c.依题意飞船B在S系中的速度v=-0.8c，由洛仑兹速度变换，S系(飞船A)测得飞船B的速度为ABOSSO*(3)地面上测得飞船A和飞船B的相对速度为在相对论中，物质的运动速度不会超过真空中的光速c，是指某观察者看到的所有物体相对于它的速度不会超过c.在地面上观测飞船A和飞船B的相对速度是地面看到的其它两物体的相对速度，它不是某一物体对地面的速度，因此不受极限速度的限制。*经典多普勒效应：经典多普勒效应对光是不正确的对于光波，有在相对论中，不同的惯性系中波长和频率将不同，但两者的乘积恒为c§15.6光的多普勒效应?为观察者实测到的光频率?0为光源的固有频率一.相对论多普勒频移公式?与空间有关?与时间有关**推导(x,y,z,t)(0,0,0,t*)yx光源观察者O*1.光的纵向多普勒效应“红移”(1)若光源离开观察者，上式中?取正号，这时?l?0，实测频率?l小于光源固有频率?0“蓝移”(2)若光源趋近观察者，上式中?取负号，这时?l?0，实测频率?l大于光源固有频率?02.光的横向多普勒效应二.机械波和光的多普勒效应的区别(1)机械波无横向多普勒效应；而光波具有横向多普勒效应。*(3)波的传播媒质运动不影响光的多普勒频移，但却影响机械波的多普勒频移。(2)光的多普勒频移与波源对于观察者运动，还是观察者对于波源运动无关，而机械波的多普勒频移在这两种情况下是不同的。*例解求一遥远的河外星系以很高的速率离开地球退行而去，其谱线发生红移。与固有频率?0相对应的波长为?0=434nm的谱线，地面上观测记录的该谱线的波长?=600nm.此河外星系的退行速率。以v表示本题所求的退行速率，以?表示与波长?对应的频率，则有?0=c/?0和?=c/?，代入纵向多普勒效应式，有代入题给数据，解得*以0.6c速度飞行的宇宙飞船上的乘客，通过电磁波收看来自地球的物理讲座。对地球上报告厅里的学生来说，该讲座持续了50分钟。(1)(2)（分钟）例解求飞船处于下列情况下，飞船上的乘客要用多长时间看完整个讲座。(1)飞船离开地球远去时；(2)飞船向着地球返回时。t2t1x1x2(分钟)*即趋于低速时，物理量须趋于经典理论中相应的量物理概念：质量，动量，能量，……重新审视其定义(1)应符合爱因斯坦的狭义相对性原理(2)应满足对应原理即经过洛伦兹变换时保持定律形式不变原则§15.7狭义相对论质点动力学简介一.相对论质量、动量质点动力学基本方程1.质速关系经典理论：与物体运动无关*在相对论中，若仍定义质点动量为质量与速度的乘积，要使动量守恒定律在洛伦兹变换下保持不变，则要求质量m与质点运动速度有关以两粒子的碰撞为例根据洛伦兹变换S与相对性原理矛盾若质点质量与速度无关考虑到空间各向同性，质点质量m应与速度方向无关S*设两粒子完全相同，其静止质量为S系的观察者根据洛伦兹变换OSxOSx以两粒子的弹性正碰为例来导出质速关系**(2)质速曲线当v=0.1cm增加0.5%(3)光速是物体运动的极限速度讨论(1)当vc时，??0,m=m0当v=0.866c当v?c当v=c2.相对论动量可以证明，该公式保证动量守恒定律在洛伦兹变换下，对任何惯性系都保持不变性*3.相对论质点动力学基本方程经典力学相对论力学