高三物理狹義相對論簡介(編輯修改稿)
2024-12-16 07:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ?????????????????????22222/1/1cuxcuttzzyycuutxx?????????????????????????22222/1/1cuxcuttzzyycutuxx或?qū)懗? 32 ttzzyyutxx???????? －伽利略變換 （ 絕對時空 ） cu??洛侖茲 變換 （ 相對論時空 ） zzyycuutxx????????22/1222/1 cuxcutt????伽利略變換是洛侖茲 變換的低速近似 ： 33 1892年 和 獨立提出運動長度收縮的概念 。 三、 關(guān)于狹義相對論的 主要的工作 1899年 從 “ 以太 ” 論出發(fā) ， 導(dǎo)出了 Lorentz 變換 。 1904年龐加萊提出物體質(zhì)量隨運動速度增加而增加 ， 極限速度為光速 c。 1905年愛因斯坦 171。論動體的電動力學(xué) 187。給出相對論的物理基礎(chǔ) 。 愛因斯坦的預(yù)言 ， 其它人甚至都沒想象過 。 34 35 167。 3 同時性的相對性和時間延緩 時間的概念與同時性相連系。 一、 同時性的相對性 relativity of simultaneity and time dilation tx ?? ,1 tx ?? ,211 ,tx 22 ,txS u S x?xO?O同時發(fā)生 還同時發(fā)生嗎？ 用洛侖茲變換推導(dǎo)同時性的相對性 21 tt ? ？ 36 )( 211 cuxtt ???? ?tx ?? ,1 tx ?? ,211 ,tx 22 ,txS u S x?xO?O同時發(fā)生 21 tt ?不同時發(fā)生 021212 ?????? ?????? cuxxtt ?在 S系： 沿兩個慣性系相對運動的方向配臵的兩個事件， 若在一個慣性系中這兩個事件同時發(fā)生 ， 則在另一慣性系中觀測 ， 總是處于前一個慣性系運動后方的事件先發(fā)生 。 )(, 222 cuxtt ???? ?先發(fā)生 后發(fā)生 37 通過特例說明 S u S A B c c M ?x ?x 理想的閃光實驗 不 , 光先到達(dá) A 光同時到達(dá) A和 B 在 S系中觀測 ， 事件 1先發(fā)生 ， 閃光先到達(dá) A點 ， 即： 在運動后方的事件先發(fā)生 。 光速不變 ? 同時性的相對性 38 對不同參考系 ， 沿相對速度方向配臵的同樣的兩個事件之間的時間間隔是不同的 。 時間的量度是相對的 。 但是 ， 沿垂直于相對運動方向上發(fā)生的兩個事件的同時性是絕對的 A B u u S系 S39。系 B A 時間的量度是相對的 39 二、時間延緩效應(yīng) 在另一相對觀察者運動的慣性系中觀測的這兩個事件的時間間隔 ， 稱為 測時 ， 用 ?t 代表 。 在相對觀察者靜止的慣性系中 ， 同一地點先后發(fā)生的兩個事件的時間間隔稱為 原時 ， 或 同地時 ， 用 ?t 代表 。 按照 洛侖茲變換， 有 ?????? ???????? )( xxctt ??零 tt ?????? ?22 /1 cuttt????? ????原時 測時 —測時比原時長 時間延緩效應(yīng) 40 在一個慣性系中觀測 ， 另一個做勻速直線運動的慣性系中同地發(fā)生的兩個事件的時間間隔變大 。 這稱為 時間延緩效應(yīng) 。 因為任何過程都是由一系列相繼發(fā)生的事件構(gòu)成的 ， 所以時間延緩效應(yīng)表明： 例如 ， 與 S系中一系列靜止同步鐘的 “ 1秒 ”相比 ， 運動鐘的 “ 1秒 ” 長 ? 動鐘變慢 。 在對稱情況下，時間延緩是相對的。 在一個慣性系中觀測 ， 運動慣性系中的任何過程 （ 包括物理 、 化學(xué)和生命過程 ） 的節(jié)奏變慢 。 41 在求解涉及同地發(fā)生的事件的問題時 ， 為了計算方便一般應(yīng)該： 先確定哪個是原時 (同地時)， 然后再找出對應(yīng)的測時 。 【 例 】 飛船以 （ 32400km/h） 的速率相對地面飛行 。 飛船上的鐘走了 5 秒 ， 問用地面上的鐘測量經(jīng)過了幾秒 ？ 13 ms109 ???u原時 s5??? tscutt 0 0 0 0 0 0 0 0 103109151 28322?????????????? ??測時 =? 低速情況， 時間延緩效應(yīng) 很難發(fā)現(xiàn)！ 定義事件 42 三、時間延緩效應(yīng)的實驗驗證 ? 子的壽命實驗 ?子在高空大氣頂層形成 ， 靜止平均壽命為?10－ 6s， 速率為 . 若無時間膨脹效應(yīng)， 只能走 640m就消失了 ， 地面觀測不到 。 前可飛行 6400m, 實際上可到達(dá)地面 。 衰變 2 ?? 在地面上看其壽命膨脹 倍， , 1941 43 【 例 】 孿生子佯謬和孿生子效應(yīng) 1961年 ， 美國斯坦福大學(xué)的海爾弗利克在分析大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出 ， 壽命可以用細(xì)胞分裂的次數(shù)乘以分裂的周期來推算 。 對于人來說細(xì)胞分裂的次數(shù)大約為 50次 ， 而分裂的周期大約是 ， 照此計算 ， 人的壽命應(yīng)為 120歲 。 因此 ， 用細(xì)胞分裂的周期可以代表生命過程的節(jié)奏 。 設(shè)想有一對孿生兄弟 ， 哥哥告別弟弟乘宇宙飛船去太空旅行 。 在各自的參考系中 ， 哥哥和弟弟的細(xì)胞分裂周期都是 。 但由于時間延緩效應(yīng) ， 在地球上的弟弟看來 ， 飛船上的哥哥的細(xì)胞分裂周期要比 ， 他認(rèn)為哥哥比自己年輕 。 而飛船上的哥哥認(rèn)為弟弟的細(xì)胞分裂周期也
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