狭义相对论基础高清版

第

六

章主讲：左武魁狭义相对论基础（

总 结

）第

六

章

狭义相对论基础（

总 结

）**一、狭义相对论的基本原理爱因斯坦相对性原理物理定律在所有惯性系中具有相同的形式。光速不变原理在任何惯性系中所测得的光在真空中的速率都相等**二、同时性的相对性同时性的相对性在一个惯性系中的同时事件，在另一个惯性系看来可能是不同时的。（与日常经验相违背）时间延缓第

六

章

狭义相对论基础（

总 结

）**三、长度收缩（运动的尺变短）*四、洛伦兹变换(相对论坐标变换)y

=

yz

=

z五、相对论速度变换第

六

章

狭义相对论基础（

总 结

）**六、相对论质量、动量和能量**1.相对论质量2.相对论动量3.相对论动能4.相对论质能关系（由爱因斯坦引进）*

(1)粒子的静质能**

(2)相对论能量（质能关系）第

六

章

狭义相对论基础（

总 结

）**六、相对论质量、动量和能量**5.质量守恒粒子相互作用过程中**6.质量亏损7.相对论动量和能量的关系第

六

章

狭义相对论基础（附）一、牛顿的绝对时空观（经典时空观）绝对时间：时间的量度与参考系无关。绝对空间：空间的量度与参考系无关。时间与空间是相互独立的。二、伽里略变换1.伽里略坐标变换x

=

x

-

ut

y

=

yz

=

z

x

=

t伽里略速度变换矢量式绝对速度

=

相对速度

+

牵连速度伽里略加速度变换牛顿的绝对时空观（经典时空观）VS爱因斯坦的相对论时空观一、牛顿的绝对时空观（经典时空观）绝对时间：时间的量度与参考系无关。绝对空间：空间的量度与参考系无关。时间与空间是相互独立的。二、爱因斯坦的相对论时空观时间延缓在一个惯性系中，运动的钟比静止的钟走的慢。长度收缩在一个惯性系中，物体沿其运动方向的长度比静止时缩短。时间与空间不是相互独立的。经典时空观相对论时空观的对比二、爱因斯坦的相对论时空观3.时间与空间不是相互独立的。（洛伦兹变换）洛伦兹变换中的空间坐标明显地与时间坐标有关。三、牛顿绝对空间观是相对论空间观的近似。关于时间延缓当u<<c

时,

关于长度收缩当u<<c

时,洛伦兹变换洛伦兹变换中的时间坐标明显地与空间坐标有关。（相对论时空变换）洛伦兹变换一、对洛伦兹变换的说明与伽里略变换相比，洛伦兹变换中的时间（空间）坐标明显地与空间（时间）坐标有关。——

时间、空间和物质运动三者彼此相关。当u

<<c时,Galileo变换是Lorentz变换在低速下的极限形式。当t

=0时，若u≥c,则第1式将没有物理意义。即真空中的光速c是一切实际物体运动速度的极限。基本的物理定律，包括电磁学和量子力学的基本定律，都在洛伦兹变换下保持不变。——洛伦兹变换在理论上的根本性重要意义y

=

y

z

=

z二、洛伦兹变换的逆变换公式——洛伦兹变换——洛伦兹逆变换将洛伦兹变换中的u

换为-u，带撇和不带撇的量对调，则有y

=

yz

=

z三、引入β

和γ后的洛伦兹变换公式若令则洛伦兹变换可写作

则洛伦兹逆变换可写作相对论速

度

变

换一、相对论速度变换（一览表）伽里略速度变换

相对论速度变换二、相对论速度变换的逆变换将相对论速度变换中的u

换为–u

，带撇和不带撇的量对调则可得相对论速度变换的逆变换为：相对论质量动量与能量一、相对论质量（质速关系）质速关系由考夫曼于1901年研究电子运动时发现。当

v

<<

C

时，m

≈

m0

。m与速率无关。（牛顿力学范畴）当

v＞C

时，

m

成为虚数无意义。所以，真空中的光速是一切物体运动速度的极限。若m0≠0，则

v

=

C

时，m

→∞无意义。若m0

=0,则当

v

=

C

时，m

为有限值（光子）。一般在宏观物体所能达到的速度范围内，质量随速率的变化非常小，可忽略。但在微观领域，粒子的速率常接近光速，质量随速率的变化就非常明显。二、相对论能量由知故

是粒子的总能量。一定的质量相应于一定的能量。二者的数字只相差一个恒定的因子c

2

。粒子的静质能由

知

是粒子静止时所具有的质能。相对论能量（由爱因斯坦引进）——质能关系相对应的静能为

或和一个质子的静质量。相对应的静能为

或

。（4）核反应和高能粒子实验的无数事实验证了质能关系。原子能时代随同质能关系的发现而到来。二、相对论能量说明：质能关系揭示了物体的质量和能量内在的联系。相对论指出了静止物体本身蕴藏着巨大的能量,已被近代原子能的利用得到证实。把粒子的能量E和它的质量m(甚至静止质量m0)

直接联系起来的结论是相对论最有意义的结论之一。可以算出，和一个电子的