14-8 广义相对论简介

大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系g惯性质量与引力质量是否不同的量？一、等效原理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系自由空间加速电梯引力场中静止的电梯爱因斯坦假想实验一惯性力引力加速参考系等效于引力场。宇航员无法判断飞船在加速还是匀速飞离一个星球比较大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系引力场中自由下降的参考系——局域惯性系等效于真正的惯性系引力场中某一时空点自由下降电梯远离引力场的自由空间匀速运动的电梯爱因斯坦假想实验二比较等效原理任何力学实验都不可能把引力场和加速度的效果区分开。惯性力“抵消”了引力。v大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系北极赤道1、地球面上的大圆是两点间最短的距离——航空公司感兴趣2、大圆在足够小的区域内是直线测量员感兴趣二维空间测地线二、弯曲的时空直径2r周长s大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系等效原理光线在引力场中弯曲g太阳飞船参照系——局域惯性系中观察：光沿直线传播在太阳参照系中光线弯曲大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系牛顿（理论）：0.85爱因斯坦（理论）：1.751919年5月29日爱丁顿（测量）恒星的实际位置近年，利用类星体发射的无线电波进行观察偏折1.7——1.8视位置地球月亮太阳大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系光的波阵面垂直于光线，偏折靠近太阳光速变慢？太阳介于地球、金星之间时雷达波用的时间更长一些！金星地球太阳大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系史瓦西半径逃逸速度临界值黑洞一个太阳质量的史瓦西半径约为3km大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系潮汐引力在地球参考系在自己参考系大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系爱因斯坦：原来平行的直线相交了——这是时空曲率的标志。或者说：时空曲率导致平行线相交牛顿：潮汐引力导致两球相撞时空曲率和潮汐引力必然是以不同语言描述的同一件事！大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系以下证明x和t的关系：以O点为例:k系看,任何时刻,总是x=0系看'k0''utx)(tuxkx同理等价原理'kk光速不变原理''ctxctxtuckutctkxtucktutckx'')()(''utxkx'''utxt时刻的位置坐标Lorents推导大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系'222'2')(ttuckttcxx2'1cuutxx2''1cuutxx22211cuucck大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系以后式代入前式2'2''11cuxcuutxut22''1cucuxtt22''1cucuxut22''''1cucuxxutx大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系例14-9火箭相对于地面以v=0.6c的速度向上飞离地球，在火箭发射（火箭上的钟）后，该火箭向地面发射一导弹，其速度相对于地面为问火箭发射后多长时间（地面上的钟）导弹到达地球？st10',3.01cv解按地球钟，导弹发射的时间是在火箭发射后这段时间火箭在地面上飞行距离大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系导弹相对地球速度为v1=0.3c,则导弹飞到地球的时间那么从火箭发射后到导弹到达地面的时间是：大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系例14-10k系同一地点发生的两个事件的时间间隔为4s,系测得的时间间隔为5s.'k求：1)系相对于k系的运动速度。2)系测得这两个事件发生的地点的距离'k'k2'22'11cvvtxxcvcvxtt解大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系1）smcvcvtttt/108.15318212'1'22）mcvttvxx8212'2'11091mctvx8''109553大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系例14-11一星体以0.80c的速度离开我们，我们接收到它的光辐射系按5昼夜的周期变化，求这个星体光辐射的固有周期。设星体固有周期为0T考虑相对论，我们接收到的周期为1T2011cuTT1cT1uT考虑多普勒效应，星体背离我们而去，发光位置在变化，时间内与我们的距离增大了，速度仍是c,该波列通过我们观察点的时间是1T1uTC地球解大学物理§14-8广义相对论简介GeneralRelativity理学院物理系02011111TcucucuTcucTucTdT67.10T=5d实测周期变大，频率变小，则波长变大。哈勃红移