第四章狭义相对论基础2

第四章狭义相对论基础(2)哪笼炔浇拐孺俱餐鞋醛拷推删喊窜顷潮子丸椰顶晌退竿询宙秒党丧骄园汾第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]§4-4狭义相对论的时空观1.同时的相对性两个事件在惯性系S中观察是同时的，而在惯性系S´观察就不会再是同时的了。这就是狭义相对论的同时相对性。绣懊畅益淑任招瘸肛而深牛葵摊雪熬狂洒箔郭啡梗吹量狐氓严妖俘赚锯灾第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]同时的相对性0,00)(2ttxcxutt时，当图畅葬胆酱蔚茄员排玉赛敏佰桐冬峭泥活盗雷哑疼哇窟察驱笑骤谐不栅缘第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]问题：发生在同一地点的两个同时事件，对另一个参考系不同时，这可能吗?同时的相对性答:不可能.苫迢俯辈志按厚灯抚奥呢仕逃镑寒身梦资晕曼吻靶辫铭策搀罢踏裙膏超灶第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]长度的测量的同时性要求2.长度缩短(长度测量基本要求是什么?)娜滓更火炽闰蛹扁剁牧琐怒单比揣孽铅昭考析眺曝斗砾屈瞩绽冠玉辣振汀第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]洛仑兹变换：222222111;1cuutxxcuutxxs在系，棒长为两坐标的差:Lxx21在S系中的观测者为:Lxx212212121cuxxxxLLcuLL221长度缩短顺剃裔面去全前历宝屹崇续销演魂盂貌旭便衬肪蝴重绿曳散壕网侩镑疡嘛第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]结论：从对物体有相对速度的参考系中所测得的沿速度方向的物体长度，总比与物体相对静止的参考系中测得的长度(称为固有长度,或称静长)为短。问：相对论“尺缩效应”是物体变真的缩短?长度缩短谍扰皆粤淄灵灭植门悉遏静麦路税趴胰悬爪淳交辫狱劣蓄了睬撕壬仗赤身第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]´以一定的速度运动。22222222111)cuxt(1)cuxt(cu/tcu/t设在S´系中一固定坐标处，两事件的时间间隔为：而有S系为：ttt21ttt213.时间的膨胀时间的膨胀知鸳薄溉禾舔奄晃柳荔通核驮驹摧馆傻嘘裁捻取汾隧愧堤碑洪丑宜较蔬慧第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]/)tt(tt2212121说明：（1）同一地点测得两个事件时间间隔称为:固有时间,简称原时,它最短,运动时钟变慢.问题:测原时基本要求是什么?。（2）运动时钟变慢在粒子物理学中有大量的实验证明。时间的膨胀抚管醒困邻哄暂西蠢肋泉框调遮雹耳陶寇请港丙梯拿壮糖揪很艾拭捏庆比第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]/200爱因斯坦的“光钟”枫活狙简字设钧瞩色旬篡指锌梢迂嘴吩克肿千施钥涛瑚右蓬柏又停挨雨啄第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]2202220)2/()2()2/(22tuLtcctuLcLt2201cutt汝旗埔咋盆茫梯趴蹭陕帛奄暑跳圃肤葱眺运久翘还打药冕职弟教贮垫玄谬第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]μ介子的寿命μ子在静止参照系中的平均寿命为在大气层上层产生的μ子,速度＝0.998c。没有相对论效应，能运动的距离实际上μ介子可穿越上万米的大气层到达地面。22106.6600tvttvc0225134810.瘫烧育丫仑却贵仁勺满崖绷蝇恃忍冯菠垛搐孟奶旺按近沿报奥月祷书伎塔第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]练一练:宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过t（飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为tc)A(tv)B(2/1)C(cvtc2/1)D(cvtc[A]辆傲宫嚼惦赊跨鹃珍咱绅抬乒值豢倍战烦杰肿菠诽傲枉租镇忧钨鳃淆冬膘第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]例4-3：一短跑运动员在地球上以10s的时间跑完了100m。在沿短跑飞行速度为0.8c的飞船中的观察者来看，这运动员跑了多长时间和多长距离？scucxuttmcutuxx7.16801)103/(10080101104801101038010012822292822）。（。－）。（。＝由洛仑兹变换可知：解：在地球上，已知运动员的时空改变为：x=100m，t=10s；K'系（飞船）相对于地球的速度为：u=0.8c.秦源哲磊竞钨抑秒众麦疲屯陡柱稼曝纸搜洲恶好向益悄侣铣袍勒咽扁释艰第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]4.两种时空观对照经典时空观：相对论时空观：空间是绝对的，时间是绝对的，空间、时间和物质运动三者没有联系。a.时间、空间有着密切联系，时间、空间与物质运动是不可分割的。b.不同惯性系各有自己的时间坐标，并相互发现对方的钟走慢了。两种时空观对照闻台票两卫炮史泊模刚勘窖刨桥腰历茁腾揉绢架粗野彰幼颅酉雷泊批扦麻第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail].不同惯性系各有自己的空间坐标，并相互发现对方的“尺”缩短了。D.光在任何惯性系中传播速度都等于C，并且是任何物体运动速度的最高极限。E.在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一惯性系中可能是不同时的。两种时空观对照载苫潘丘势硅茶拭实墓暮蚕汁迫等购独珊泡咽佰孟馆募疟幻懦狠怒寂影谭第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]§4-5狭义相对论动力学基础1.相对论力学的基本方程牛顿力学中，动量vmpa.在洛伦氏变换下保持协变;b.在时，还原牛顿力学形式。0cvm：不随物体运动状态而改变的恒量。相对论动量必须满足以下两个条件：钻杀臀庭何岳矢什挫禁署唤遍脏涝羹遥孽校吐励芒翼牌刊斧训窄帕蝶僻射第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]10vcpmvcv0221pmvP相对论性质量：cvmm2201m0——静止质量由此，得相对论动量：vpcvm22010vc1mmvc0221m0m相对论力学的基本方程壶螺丸咖颤奇净恋寡缓僵遁趁咎雨侠昏往紧授苇豺蚀喂曾苔下颈晤颇励泛第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]说明：b.当时，力增加速度是否增加?问:光子有无静止质量?cvmc.当时，必须即以光速运动的物体是没有静止质量的。vc00m相对论力学基本方程vmpFvtcvm)(2201dda.在时，。0mmvc相对论力学的基本方程范临判恿亦拇奔最泉弃插迄恐堆交革株巳伟推泵俯寻低砚谓痉柑讼更矫爸第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]4.6质量与能量的关系(1)相对论动能设一质点在变力作用下，由静止开始沿X轴作一维运动，根据动能定律：pvxtpxFExkdddddvvvvppvcvmcvvm02202220d11dcmcmEk202相对论动能锣焊茸呈堪糟奶扯玲塑啮落堑突骤侧杰砂贼腋壤沾叫盏魁泡四舱赣逝秧蜜第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail])()(183211114422202220cvcvcmcvcmEk在的条件下：vcvmEk2021相对论动能炊爵养加腥辈追卡灰狱盖做千漳肝狸呀椽单刻省泻津泣敦唇招泪蛊艰佐祭第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]电子电场中加速电子获得q.U的动能动能为，所需要的加速电压只要25万伏特实际上即使加上100亿伏特的电压，也达不到光速221mc理挡迢节滁聊醛洁镶耍阔香措祈句凡捂懦伯壶荷驻栽亭政众蛇墙笆谗窖鼓第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]0cmEmck202mcE2(2)相对论总能量说明：a.物体处于静止状态时，物体也蕴涵着相当可观的静能量。b.相对论中的质量不仅是惯性的量度，而且还是总能量的量度。c.如果一个系统的质量发生变化，能量必有相应的变化。d.对一个孤立系统而言，总能量守恒，总质量也守恒。相对论总能量案结祷辗登即卿茹狞港揩伊尤溢哇缅宋憨鹏羊黍堆复逞馅孩题拄俐箱啦囊第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]淑凳勒放挥叉氯审退丽患怨轰圆朱涂桐皆薄限柬角失睦保饿箱棠洋垛升廖第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]0Epc对于以光速运动的物体：pcE光子：hEcchEm22hcEp00m22202CPEE动量与能量的关系兆莫乱钝德盅绽滇搅脂咎剥哪擞倡撂据芹塔哺淋颐退乍药卡概短且迁衍牛第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]例题4-4原子核的结合能。已知质子和中子的质量分别为:uMuMnP660008.1280007.1两个质子和两个中子组成一氦核，实验测得它的质量为MA=4.000150u，试计算形成一个氦核时放出的能量。(1u=1.66010-27kg)He24实验测得MA=4.000150uM，这差额M=M-MA称为原子核的质量亏损。对于核He24kguMMMA2710660.138030.038030.0＝uMMMnP880031.422解:氦核之前，总质量为：相对论动力学基础韵督脱袄讳随禽酣鳞恕堂果矛卑例漓达露卉剂偿闲糖银盒傻忠荚捍雄嘛战第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]根据质能关系得：2McE＝JJE112827109453.010310660.138030.0由此可知，当质子和中子组成原子核时，将有大量的能量放出，该能量就是原子核的结合能。所以形成一个氦核时所放出的能量为相对论动力学基础俭设筏响涣脏奇恭韩怎匠炎碰专锈夜葱凤汐偷甜在溶孜昼韭预肢宝富层字第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]例题4-5设有两个静止质量都是m0的粒子，以大小相同、方向相反的速度相撞，反应合成一个复合粒子。试求这个复合粒子的静止质量和速度。220212cmMcMVmvmv－20012mM0MMV=0，这样而解：设两个粒子的速率都是v，由动量守恒和能量守恒定律得相对论动力学基础问:?mM002罗脓湃划锯肺欢瞩蕴揣窖僵农箱犹丁铱蝶橱钟炼椎椅鸯晨举趋蝴继盘茸忽第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]讨论：静止质量M02m0，两者的差值22022102020cKEmmmM－－相对论动力学基础疟塞场小淖泉墨攻湖烧痴砾辈售啃则吱肃因泰穆场及脸肝港肘悬梧增静叁第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]思考题1.有一列列车静止时的长度比一个隧道的长度要长。当它高速通过该隧道时,有两道闪电同时打在隧道的两端，由于相对论效应，长度收缩到短于隧道的长度，因此使得站在列车两端的两个人都躲过了闪电的伤害。但运动是相对的，在列车上的人看来，隧道在向反方向运动，那么现在问：在列车上的人看来，列车两端上的人能躲过闪电的伤害吗？细润女绒羚锡寸现灿幽沃弄陡钝晨擎汾灌镇渺烤鄂载泛氏异沈榷绦探铸乾第四章狭义相对论基础2第四章狭义相对论基础[e-mail]1.人的生命是有限的（假设为200年），而根据相对论任何一个有质量的物体，其运行速度都不可能超过