[理學(xué)]第06章狹義相對論基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-04-18 06:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ?? ? ? 0 .l?? 從 S’系測運動的尺在 運動的方向上 也縮短 (收縮 )！符合相對性原理 (原長 ) 39。 39。 39。21t t t??39。o39。y39。xS’ u?? 20 1ll ?? ? ?22 3 . 時間延緩 (運動的時鐘變慢 ) S系 S’系 39。 39。 39。11( , )A x t 39。 39。 39。22( , )B x t同一地點兩事件時間間隔 39。 39。 39。0 2 1t t t? ? ? ? ?21t t t? ? ? ? ? ??39。39。1021 2 ,1utxct????39。39。2022 21utxct????21t t t? ? ? ? ?39。39。2121tt???? 0 .??(原時 ) 39。 39。 39。1 2 0x x x??021????符合相對性原理 ! 原時最短 ,時間膨脹 . 2） 對同一過程，原時只有一個 固有時 本性時 本征時 物理過程 化學(xué)過程 生命過程 1） 運動時鐘變慢效應(yīng)是時間本身的客觀特征 ,適宜一切類型的鐘 23 例：靜止的介子平均壽命為 82 .6 1 0 ,s?? 在高能加速器中 ? 介子獲得了 的速度， 實驗測得 ? 介子衰變前通 過的距離，并不是 80 . 7 5 2 . 6 1 0Lc? ?? ? ?5 .8 5 ,m?而是 8 .5 0 .6 m ? 。021?????82 10 51 cc??????????83 . 9 1 0 s???80 . 7 5 3 . 9 1 0l c s?? ? ?8 .8 .m?與實驗符合得很好。 時間延緩在研究介子的壽命時，得到了直接的驗證。 24 例： 12 tt ???39。139。20 tt ???cv)( 1 小時)( 1 小時 小時 50小時 飛 船 地 球 問飛船上講一節(jié)課用 1 小時， 地球上用幾小時？ 25 1971年 美國空軍用兩組 銫原子鐘 繞地球一周 ， 運動鐘變慢在誤差范圍內(nèi)相符理論結(jié)果 。 26 u S’ u S S’ 一系列同步鐘 這才對準(zhǔn)了！ 可見 S認(rèn)為 S’的鐘慢了，而 S’也認(rèn)為 S的鐘慢了 . 符合相對性原理嗎？ 根據(jù)同時的相對性， S系認(rèn)為對準(zhǔn)的鐘， S’系認(rèn)為沒對準(zhǔn)！ 矛盾一開始就出現(xiàn)了。 27 同時的相對性是否會改變相關(guān)事件的因果關(guān)系？ 甲開槍 乙中彈倒下 vs (x1,t1) (x2,t2) 2121sxxvtt???子彈速度 21tt?這里 S系 S‘系中觀察 是否會有 39。39。21tt?甲先開槍，乙后中彈倒下。 乙先中彈倒下。甲后開槍！ 2 2 1 12239。39。21 2211uut x t xcctt????? ? ???2 1 2 12221[ 1 ( ) ]1t t x xuc t t???????2122 [ 1 ]1suvttc????? 0?39。139。212 tttt ?? 時，始終有即當(dāng)),( cvcu s ???不會改變相關(guān)事件的因果關(guān)系 （信號傳遞速度） 28 雙生子效應(yīng) twin effect 20歲時， 哥哥 從地球出發(fā)乘飛船運行 10年后再回到地球 ， 弟兄見面的情景？ cu ?哥哥測的是原時，弟弟測的是兩地時 221utc? ? ? ? ? 歲和 30歲 飛船速度 29 問題：相對的 加速 非慣性系 廣義相對論 若用到一對夫妻身上 （丈夫宇航）會怎樣呢？ 趣味之談： ?仙境一天，地面一年 (牛郎織女 ) 生命在于運動 歲和 30歲 初始 見面時 30 洛倫茲變換 221x utxuc?? ??2221utxctuc?? ??狹義相對論的基本假設(shè) 1）相對性原理 2) 光速不變原理 狹義相對論的時空觀 1 . 同時性的相對性 2 . 長度收縮 （運動的尺收縮） 20 1LL ???3 . 時間延緩 (運動的時鐘變慢 ) 021?????39。21xxxvuvu vc???31 例 1：一根米尺靜止放在 S’系中，與 O， X， 軸成 300角，如果在 S系中 測的米尺與 OX軸成 450角，那么， S’系相對與 S系的速度 u為多 大？ S系中測得的米尺的長度時多少？ 300 O O， 解： x方向上米尺長度收縮， y方向上 保持不變。 220 1 uxx c??00004 5 3 0y x tg x tg y? ? ?0 220030 145x tg ucx tg? ? ? ?222 0 . 8 1 63u c u c? ? ?00 0 022 2 sin 3 0 0 .7 0 72l y l l l? ? ? ?32 例 4. 火箭相對于地面以 v= 的勻速度向上飛離地球。在 火箭發(fā)射 后 (火箭上的鐘 )，該火箭向地面發(fā) 射一導(dǎo)彈，其速度相對于地球為 v1=， 問火箭發(fā)射 后多長時間，導(dǎo)彈到達(dá)地球？ (地球上的鐘 )，計算中 假設(shè)地面不動。 st 10???1 22 1 2 . 51ttsvc??? ? ??2 1 1/ 2 5t v t v s? ? ? ?12 3 7 . 5t t t s? ? ? ? ? ? ?s 33 例 3. 在Ｏ參照系中，有一個靜止的正方形，其面積為 100cm2, 觀測者Ｏ １ 以 ，求Ｏ １ 所測得的該圖形的面積？ 解：設(shè)正方形的邊長為 a，對角線長分別為 bx， by。 a x y u 22xyb a b a??222 1 2xyub a b ac??? ? ? ?22221 1 6 02 xyus b b a c mc? ? ?? ? ? ? ?34 相對論的動量與能量 1) 物理量的定義 2) 物理量的變換 （一個參考系中的問題） （兩個參考系的問題） 如何定義物理量？ 必須滿足兩個基本原則： 1)基本規(guī)律在洛侖茲變換下形式不變 動量定理（守恒定律）動能定理（能量守恒）等 2)低速時回到牛頓力學(xué) 動力學(xué)基礎(chǔ)包括兩個方面的內(nèi)容： 35 一、力與動量 Pm??PFt?dd 二、質(zhì)量的表達(dá) 持續(xù)作用 F? P? 持續(xù) 但 的上限是 c ? m 隨速率增大而增大 與牛力形式相同 )(?mm ?所以質(zhì)量必須是 的形式 由力的定義式有： 實驗證明 : 0221mmc???0 12345cv0mm考夫曼1 9 0 1 o9190 ?1519 ? ? ? ?????oooo36 0221mmc???1）合理性（速度愈高質(zhì)量值愈大） ??05mm ?
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