大学物理下第十六章相对论2

1、爱因斯坦的哲学观念： 自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥.,Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 并于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 .,爱因斯坦（Einstein）的基本假设：,1）相对性原理 2）光速不变原理,S 中：信号发出反射回到信号源处用时: t = 2h/c,S中：信号走一折线长2l,理想实验2、长度缩短,长度两端的坐标必须同时测,A,B,AB固定在x 轴上，长度为l0 。求

2、K系中的长度 l。,K 系：l = xB -xA,tA=tB,K系：tB tA,长度缩短，相对静止时测得的长度最长。,B与B先重合，再A与A 重合，因而当测A时，B已移动了一段距离，所以,S中看，事件1：B 过x1处 (t1时刻) 事件2：A 过x1处 (t2时刻), 此时B 在x2,l = x2 - x1,原时,S中看，事件1： x1过B( t 1时刻) 事件2： x1过A( t 2时刻),l = x 2 x 1,例1、一飞船以u= 9103m/s的速率相对与地面匀速飞行。飞船上的钟走了5s, 地面上的钟经过了多少时间？若飞船的原长为5m，从地面上测量，它的长度是多少？,解：,2、长度膨胀是

3、同时性的相对性的直接结果,1、运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征,三、洛仑兹变换 (Lorentz transformation),S中测量,S中测量,消去x ,洛仑兹坐标变换式,讨论,1)定量说明时间和空间的相对性,2) vc 回到伽利略变换,3) uc 变换无意义,速度有极限,四、相对论的时空观,K,K,v,K系中有三只同时的钟，问K中看到这三只钟的时间如何？,A,B,C,因为 xA xB xC 所以tA tB tC,早 迟,1、同时性是相对的,在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔(同一只钟测量) ，在另一系中观察时间间隔如何？,原时（固有时间）某一参考系中，同一地点先后发生的

4、两个事件之间的时间间隔.,2、时间膨胀运动时钟变慢,K,K,v,x1、t1,x2、t2 ( t2t1),时序改变是否会改变？,v,因为 v0,因果关系的时序是否会颠倒？, 所有因果关系的时序不会改变,3、长度收缩-运动尺子变短,测量运动长度必须同时测量两端的坐标,原长（静长、固有长度）棒静止时测得的长度,研究棒静止在S系中的长度为l0，在S系中的长度？,狭义相对论的时空观 1） 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有绝对的意义. 2）时空不互相独立，而是不可分割的整体. 3）光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带.,3） 时，

5、 .,1）时间延缓、长度收缩是一种相对效应 .,2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等 . ）,历史上的两个佯谬: 双生子和圆变形,在狭义相对论中讨论运动学问题的思路如下： 1、确定两个作相对运动的惯性参照系； 2、确定所讨论的事件； 3、确定该事件在两个参照系中的时空坐标； 4、用洛仑兹变换讨论。,问地面上的观察者看到： 小球从后壁到前壁的时间是多少？,问地面上的观察者看到： 小球从后壁到前壁的时间是多少？,例2、在惯性系中的同一地点发生的、两个事件晚4秒。在另一惯性系中观察，晚5秒。 求：（）这两照系的相对速度； （）在系中，这两个事件发生的地

6、点间的距离有多大？,S,S,A,解：1）,2）,S,S,A,2）,例3、习题册四 P25 5、,静止的子的平均寿命均为2.210-6s，今在 8km高空的宇宙射线中产生了一个速度为0.9c的子。问此子能不能到达地面？,地球 S,子 S,解 S系：,v, 8km 子不能到达地面,五、相对论速度变换,(1)当vc时为伽利略变换,（2）光速仍为常量。,c,（3）速度极限是指两物体的相对速度,洛仑兹速度变换式,设想两物体以0.98c的速度相背运动，其相对速度？,解：,选地面为S系, A物为S系,A B,例4：O系以u相对O系 x 方向运动，当O和O重合时，在O系的 处发现一导弹以v相对于O系的x方向运动