第五章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

specialrelativity第五章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)§1伽利略變換§2邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)§3狹義相對(duì)論的基本假設(shè)§4洛侖茲變換§5時(shí)間膨脹長(zhǎng)度縮短§6狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)0在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件一.伽利略變換（Galileantransformation）設(shè)慣性系S和相對(duì)S運(yùn)動(dòng)的慣性系t時(shí)刻，物體到達(dá)P點(diǎn)§1力學(xué)相對(duì)性原理和伽利略變換上頁(yè)下頁(yè)退出返回1正變換逆變換伽利略坐標(biāo)變換(t=t′=0時(shí)，O和O′重合）上頁(yè)下頁(yè)退出返回2速度變換與加速度變換正逆兩個(gè)都是慣性系是恒量在兩個(gè)慣性系中上頁(yè)下頁(yè)退出返回3二.牛頓的相對(duì)性原理

NewtonPrincipleofrelativity在牛頓力學(xué)中力與參考系無(wú)關(guān)質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)宏觀低速物體的力學(xué)規(guī)律，在任何慣性系中形式相同或牛頓力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下形式不變或牛頓力學(xué)規(guī)律是伽利略不變式如：動(dòng)量守恒定律上頁(yè)下頁(yè)退出返回4如：動(dòng)量守恒定律三.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀(絕對(duì)時(shí)空觀）經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀：時(shí)間、長(zhǎng)度和質(zhì)量都與參照系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。上頁(yè)下頁(yè)退出返回（時(shí)間與坐標(biāo)系無(wú)關(guān)）（空間兩點(diǎn)的距離與坐標(biāo)系無(wú)關(guān)）5§2邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)2211S半透半反膜M2M1G1G2E2211S半透半反膜M2M1G1G2E絕對(duì)參照系光速c光速c′=c-u上頁(yè)下頁(yè)退出返回且M1和M2相互垂直6一.伽利略變換的困難1)電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換2)光速C邁克耳遜-莫雷的0結(jié)果3)高速運(yùn)動(dòng)的粒子§3狹義相對(duì)論的基本假設(shè)二.愛因斯坦的狹義相對(duì)論基本假設(shè)1.物理規(guī)律在一切慣性系中都具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式

---相對(duì)性原理2.在彼此相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的任一慣性系中，所測(cè)得的光在真空中的速度都是相等的——光速不變?cè)砩享?yè)下頁(yè)退出返回7①Einstein

的相對(duì)性理論是Newton理論的發(fā)展討論一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律②光速不變與伽利略變換與伽利略的速度相加原理針鋒相對(duì)③觀念上的變革牛頓力學(xué)時(shí)間標(biāo)度長(zhǎng)度標(biāo)度質(zhì)量的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)速度與參考系有關(guān)(相對(duì)性)狹義相對(duì)論力學(xué)長(zhǎng)度時(shí)間質(zhì)量與參考系有關(guān)光速不變(相對(duì)性)上頁(yè)下頁(yè)退出返回8§４洛侖茲變換

Lorentztransformation同時(shí)發(fā)出閃光經(jīng)一段時(shí)間光傳到P點(diǎn)一.洛侖茲變換的導(dǎo)出尋找重合兩個(gè)參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系上頁(yè)下頁(yè)退出返回9由光速不變?cè)恚河猩享?yè)下頁(yè)退出返回10由客觀事實(shí)是確定的：與下面的任務(wù)是根據(jù)上述四式利用比較系數(shù)法確定系數(shù)的關(guān)系是上頁(yè)下頁(yè)退出返回11二.結(jié)果坐標(biāo)變換式正變換上頁(yè)下頁(yè)退出返回12令則正變換逆變換上頁(yè)下頁(yè)退出返回13正變換①與時(shí)空坐標(biāo)伽利略變換發(fā)展②<<討論變換無(wú)意義速度有極限③>上頁(yè)下頁(yè)退出返回14一.迷長(zhǎng)度緩收縮le如ng評(píng)th眼co稠nt佛ra刻ct棟io征n對(duì)運(yùn)厚動(dòng)長(zhǎng)從度的凱測(cè)量極問題怎么虧測(cè)？同時(shí)鮮測(cè)1.埋原長(zhǎng)棒靜辛止時(shí)盼測(cè)得桑的它睛的長(zhǎng)米度也稱區(qū)靜長(zhǎng)棒靜止在系中靜長(zhǎng)§5爪長(zhǎng)林度縮頌短值時(shí)諒間膨利脹上頁(yè)下頁(yè)退出返回15棒靜止在系中靜長(zhǎng)棒以亂極高癢的速哭度相城對(duì)S系運(yùn)褲動(dòng)S系測(cè)汪得棒碰的長(zhǎng)倦度值繞是什當(dāng)么呢竄？事件泡1：冊(cè)測(cè)棒籍的左長(zhǎng)端事件交2：土測(cè)棒錯(cuò)的右受端同時(shí)測(cè)的條件是必要的相應(yīng)的時(shí)空坐標(biāo)上頁(yè)下頁(yè)退出返回16事件醫(yī)1：沒測(cè)棒挑的左蓬端事件罷2：亭測(cè)棒任的右絞端2.子原長(zhǎng)致最長(zhǎng)由洛糠侖茲踩變換上頁(yè)下頁(yè)退出返回17①相對(duì)紗效應(yīng)②在低毫速下伽利腸略變吵換③同炸時(shí)性障的相西對(duì)性揉的直業(yè)接結(jié)除果討論上頁(yè)下頁(yè)退出返回18例2賤：一款固有北長(zhǎng)度小的飛蘆船L0=9脂0精m，沿船緊長(zhǎng)方瞧向相收對(duì)地帶球以v=0聚.8釋0c的速淘度在曾一觀殺測(cè)站隱的上駛空飛榴過，船該站沖測(cè)的聰飛船掉長(zhǎng)度眉及船旗身通賤過觀表測(cè)站哭的時(shí)期間間鉤隔各誼是多木少？縫船中博宇航殺員測(cè)需前述陸時(shí)間襯間隔查又是膚多少左？上頁(yè)下頁(yè)退出返回19二.汽時(shí)間浮膨脹ti把me慈d挺il旗at達(dá)io芒n運(yùn)動(dòng)染時(shí)鐘姥變慢1.鋸原時(shí)Pr酒op持er老ti保me在某繁一參德考系叉中(荒相對(duì)章于過傷程發(fā)坦生的荒地點(diǎn)朽靜止四的參靠考系北），滴同一學(xué)地點(diǎn)山先后演發(fā)生百的兩搶個(gè)事漆件的心時(shí)間僻間隔壺叫原伙時(shí)?？疾熘袃墒聺娂l(fā)喝生在從同一悅地點(diǎn)原時(shí)上頁(yè)下頁(yè)退出返回202.蒜原時(shí)北最短豪時(shí)芒間膨石脹兩地梢時(shí)由洛坡侖茲池逆變磁換上頁(yè)下頁(yè)退出返回21原時(shí)藥最短>1①運(yùn)動(dòng)馳時(shí)鐘趟變慢掙效應(yīng)留是時(shí)第間本騾身的簽客觀朽特征②原時(shí)固有狹時(shí)討論上頁(yè)下頁(yè)退出返回22例3柴：在陸慣性塞系S中的攜某一還地點(diǎn)錫發(fā)生菊了兩膀事件A、B，B比A晚發(fā)專生Dt=兔2.疫0腔s村,在慣魯性系S’中測(cè)統(tǒng)得B比A晚發(fā)闊生Dt’=鋒3.攔0s魔。試問冬在S中觀欠測(cè)發(fā)朋生A、B的兩軌地點(diǎn)霞之間覺的距色離為晨多少橫？上頁(yè)下頁(yè)退出返回23上頁(yè)下頁(yè)退出返回24例4戴：在赴慣性標(biāo)系K中，卵有兩服個(gè)事完件同休時(shí)發(fā)羊生在x軸上湖相距客1乒00系0m的兩去點(diǎn),堤而在汗另一基慣性向系K’(沿軸暴方向哪相對(duì)肯于K系運(yùn)笑動(dòng)蒙)漢中測(cè)俗得這徐兩個(gè)偷事件倉(cāng)發(fā)生嚴(yán)的地寸點(diǎn)相減距醉20歸00m引.求在K’系中趨測(cè)得報(bào)這兩閣個(gè)事火件的光時(shí)間現(xiàn)間隔朵.解：根據(jù)屬洛侖句茲變?yōu)Q公娃式：上頁(yè)下頁(yè)退出返回25在K系，認(rèn)兩事末件同疊時(shí)發(fā)蔬生，t1=t2則在K’系上巨述兩虧事件攤不同戀時(shí)發(fā)廉生，偏設(shè)分撈別發(fā)芝生于t’1和t’2時(shí)刻知,則上頁(yè)下頁(yè)退出返回26上頁(yè)下頁(yè)退出返回27高速繡運(yùn)動(dòng)成時(shí)動(dòng)哥力學(xué)懷概念舊如何筑？基本風(fēng)出發(fā)欣點(diǎn)：基本粒規(guī)律澡在洛凳侖茲碌變換蹲下形賽式不抵變；低速滅時(shí)回警到?？蝾D力跪?qū)W§6狹義項(xiàng)相對(duì)明論動(dòng)營(yíng)力學(xué)鐘基礎(chǔ)一.相對(duì)能論的炊質(zhì)量孤和動(dòng)貨量1.力與幻玉動(dòng)量狀態(tài)量合理合理2.質(zhì)量事的表級(jí)達(dá)持續(xù)作用持續(xù)但的上限是c隨速率增大而增大要求上頁(yè)下頁(yè)退出返回28實(shí)驗(yàn)虛證明討論①<<②相對(duì)渴論動(dòng)旦量③數(shù)盜據(jù)上頁(yè)下頁(yè)退出返回29解：儀由靜店止觀撕察者秋測(cè)得快立方紙?bào)w的明長(zhǎng)寬門高分果別為販：上頁(yè)下頁(yè)退出返回例5謠.緞一個(gè)津立方皂物體肝靜止總時(shí)體幕積為V0，質(zhì)量嘆為m0，當(dāng)該歐物體害沿其突一棱芬以速椅率υ運(yùn)動(dòng)咬時(shí)，年試求叛其運(yùn)晴動(dòng)時(shí)她的體姻積、夏密度賤。30上頁(yè)下頁(yè)退出返回31二.碎狹飯義相辟對(duì)論板運(yùn)動(dòng)堡方程上頁(yè)下頁(yè)退出返回32三.構(gòu)相對(duì)葵論性副能量1.常相對(duì)堅(jiān)論動(dòng)亞能動(dòng)能北定理冊(cè)應(yīng)該愈是合土理的設(shè)計(jì)糊質(zhì)點(diǎn)猛從靜但止，案通過凡力作健功，券使動(dòng)矩能增事加。為了每簡(jiǎn)單飄，設(shè)喘力與循位移查同向成。上頁(yè)下頁(yè)退出返回33討論①合頓理否議？<<②與昂經(jīng)典灣動(dòng)能援形式紋完全庫(kù)不同若電厘子速中度為上頁(yè)下頁(yè)退出返回342.柔相旋對(duì)論請(qǐng)能量除動(dòng)久能以混外的發(fā)能量討論①任何介宏觀印靜止暈的物萄體具騾有能籍量②相對(duì)倡論質(zhì)局量是棗能量剖的量稠度上頁(yè)下頁(yè)退出返回35四.權(quán)相對(duì)隨論的王動(dòng)量贊能量氧關(guān)系刮式由兩邊估平方吸得光子又上頁(yè)下頁(yè)退出返回362.相對(duì)宇論動(dòng)嗽量3.擴(kuò)相辜對(duì)論蝦運(yùn)動(dòng)扯方程5.沿相對(duì)受論的剩動(dòng)量蘭能量喪關(guān)系脖式五.