《狹義相對論基礎(chǔ)》PPT課件.ppt

第七章相對論 本章內(nèi)容 狹義相對論的兩個基本原理 twobasicprincipleofspecialrelativity viewpointofspecialrelativityspace time 相對論動力學(xué)基礎(chǔ) conceptofdynamicsofspecialrelativity 廣義相對論簡介 abriefintroductionofgeneralrelativity Lorentztransformationofcoodinatesandspeed 洛侖茲坐標(biāo)變換與速度變換 附 引言 續(xù) 1915年愛因斯坦又將狹義相對論原理向非慣性系進(jìn)行推廣 建立了廣義相對論 進(jìn)一步揭示了時間 空間 物質(zhì) 運(yùn)動和引力之間的統(tǒng)一性質(zhì) 第一節(jié) 經(jīng)典時空觀 伽利略變換 無法解釋光學(xué)現(xiàn)象 雙星觀測 宇宙中存在大量這種物理雙星 有些甚至肉眼也能分辨 精密的天文觀測表明 雙星的像是很清晰的兩個光點 沒有發(fā)現(xiàn)亮弧現(xiàn)象 而且兩種方法測周期的結(jié)果一樣 這只能用光速與光源運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)的觀點 才能得到圓滿的解釋 邁克耳孫 莫雷孫實驗 續(xù) 地球 地球 相對速率 兩個基本假設(shè) 1 相對性原理 2 光速不變原理 1905 論動體的電動力學(xué) 對所有慣性系 物理規(guī)律都是相同的 光在真空中的速率 在任何慣性系中 都等于同一量值c 第二節(jié) 洛侖茲坐標(biāo)變換 說明 圖線 例 例 洛侖茲速度變換 洛侖茲速度變換 例 第三節(jié) 同時的相對性 O A B s O X 中點 X 因光速不變 不論對或 s 看到 閃光先到達(dá)B壁 后到達(dá)A壁 故 s 一 一 兩事件的變換 用洛侖茲變換式判斷兩事件在不同慣性系中的時空關(guān)系 相對論的時空關(guān)系 難有生活直接體驗 要借助洛侖茲變換式謹(jǐn)慎分析 O X s 對 對 若已知 求 根據(jù)洛侖茲變換式可求出 g v g v 下面討論幾種可能遇到的情況 例 例 例 時間延緩 續(xù) 續(xù) 例 P 130膨脹簡例 時鐘佯謬 隨堂小議 小議鏈接1 小議鏈接2 長度收縮 續(xù) 小結(jié) 例 例 例 例 例 第四節(jié) 牛頓力學(xué)的困難 牛頓力學(xué)的困難 牛頓第二定律 m F a 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為 物體的質(zhì)量是恒定的 與運(yùn)動速度無關(guān) m 若在恒力的作用下 物體的加速度亦恒定 a F m t 0 v v a 若作用時間足夠長 物體的運(yùn)動速度 可以超過真空中的光速 這一結(jié)論 與伽利略的速度合成法則可能導(dǎo)致超光速的 結(jié)論一樣 都沒有任何實驗依據(jù) 并且 被越來越多的實驗事實所否定 經(jīng)典力學(xué)在高速領(lǐng)域遇到了不可克服的困難 質(zhì)速關(guān)系式 物體的靜止質(zhì)量 m 運(yùn)動物體的質(zhì)量 v 物體的運(yùn)動速度大小 因此 物體不可能被加速到超光速 這一個重要的自然定律 已被大量現(xiàn)代物理實驗所證實 質(zhì)速關(guān)系推導(dǎo) 的靜止質(zhì)量均為 設(shè) s 對 s 對 s 對 v X 碰后粘合成一體 續(xù) 例 例 動力學(xué)方程 三 狹義相對論動力學(xué)基本方程 高速運(yùn)動物體的動量 動能公式推導(dǎo) 另法推導(dǎo)備選 質(zhì)能關(guān)系式 例 例 例 例 能量動量關(guān)系式 能量動量例題 基本公式歸納 作業(yè) 廣義相對論簡介 附 引言 等效原理 有關(guān)引力效應(yīng)與加速度效應(yīng)不可區(qū)分的一個理想實驗 小球?qū)γ芊鈧}都以加速度g下落 倉內(nèi)的觀測者不能測出密封倉是處于引力場中 還是處于無引力作用的勻加速運(yùn)動狀態(tài) 續(xù) 時空彎曲 光的引力偏移 無線電波偏移 無線電波也可看成是能量較低 質(zhì)量較小 的光子 采用射電天文望遠(yuǎn)鏡 接收處于太陽后方的射電天體發(fā)射的無線電波或宇宙飛船發(fā)射的無線電信號 也能測出太陽引力對無線電波所產(chǎn)生的