相对论课件.ppt

膨胀例 某高能物理实验室测得一种不稳定性粒子 p±介子的结果如下： 固有寿命 (2.603±0.002) ×10 – 8 s 粒子沿实验室坐标的 X 轴方向作高速运动 速率 0.75 c 从产生到衰亡走过的距离不是 8.5 ±0.6 m 5.85 m 而是 3.9 ×10 – 8 s 膨胀例 某高能物理实验室测得一种不稳定性粒子 p±介子的结果如下： 固有寿命 (2.603±0.002) ×10 – 8 s 粒子沿实验室坐标的 X 轴方向作高速运动 速率 0.75 c 从产生到衰亡走过的距离不是 8.5 ±0.6 m 5.85 m 而是 3.9 ×10 – 8 s 8.8 m 速度变换 沿X方向运动 P 的运动速度 变换式 由 其微分式 得 或 速度变换 速度例一 1.7 由洛仑兹速度变换 0.357 0.9 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 0.8 0.9 0.988 （反 向） 不能用伽利略速度合成 0.1 0.8 （A对地） B C （A测B） A 0.9 0.9 （反 向） （A测C） （地测B） （地测C） 速度例一 速度例二 （B 对 A） （C 对 A） 0.7 0.7 若站在 B 上观测，测得 A 和 C 的速度大小 （即 A 对 B）： B 测 A 与（B 对 A）大小相等方向相反 即 0.7 即 B 测 C ： 0.7 0.7 0.7 0.7 0.94 0.7 0.7 在 B 上观察时 对应的洛仑兹速度变换参量 牛顿力学的困难 牛顿力学的困难 牛顿第二定律 经典力学认为，物体的质量 是恒定的，与运动速度无关。 若在恒力的作用下，物体的加速度 亦恒定。 若作用时间足够长， 物体的运动速度，可以超过真空中的光速。 这一结论，与伽利略的速度合成法则可能导致超光速的 结论一样，都没有任何实验依据。并且，被越来越多的实验事实所否定。 经典力学在高速领域遇到了不可克服的困难。 牛顿力学的困难 质速关系式 质量 速度 关系式 相对论的 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1 10 8 2 4 6 相对论认为，物体的质量 不等与物体的运动速度大小 有关， 物体的 静止质量 运动物体的 质量 物体的运动速度大小 增大 则 增大 接近光速 则 趋于无穷大 因此，物体不可能被加速到超光速 这一个重要的自然定律，已被大量现代物理实验所证实。 质 速 关系式 质速关系推导 质 速 关系式的推导 的静止质量均为 设 动量守恒 质量守恒 洛仑兹速度变换 （对 ） （对 ） （对 ） 对指定坐标系 的大小相等 不考虑重力 而且两球发生 完全非弹性碰撞 （碰后粘合成一体） 推导基本思想 * 相对论 引言 相对论的创建是二十世纪物理学最伟大的成就之一。1905年爱因斯坦建立了基于惯性参考系的时间、空间、运动及其相互关系的物理新理论 狭义相对论。1915年爱因斯坦又将狭义相对论原理向非惯性系进行推广，建立了广义相对论，进一步揭示了时间、空间、物质、运动和引力之间的统一性质。 本章重点介绍狭义相对论的基本原理，对广义相对论仅作一简略介绍。 狭义相对论 历史背景 伽 利 略 （1564-1642） 牛 顿 （1642-1722） 麦克斯韦 （1831-1879） … … … 物理学关键概念的发展 1600 1900 1800 1700 力学 热力学 电磁学 2000 相对论 量子力学 爱因斯坦 （1879-1955） … … 以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到20世纪初，已经取得了空前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。 随着对物质运动多样性的认识范围逐步扩大和深入的同时，也引起了对物质运动统一性问题的思考。 1900年,著名物理学家开尔文在元旦献词中的名言： “ 在物理学的天空，一切都已明朗洁净了，只剩下两朵乌云，一朵与麦克耳孙-莫雷实验（寻找“以太”）有关，另一朵与黑体辐射有关。” 但他却没有料到，这两朵小小的乌云正孕育着一场暴风雨，并促成了近代物理学的两大理论支柱 相对论和量子力学的诞生。 谁是谁非 伽利略变换 如：牛顿定律 力学规律 在 惯性系观察 在 惯性系观察 在一切惯性系中