【教学课件】第七章相对论.ppt

第七章 相对论,本章内容,狭义相对论的两个基本原理,two basic principle of special relativity,viewpoint of special relativity space-time,相对论动力学基础,concept of dynamics of special relativity,广义相对论简介,a brief introduction of general relativity,Lorentz transformation of coodinates and speed,洛仑兹坐标变换与速度变换,附：,引言,续,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。,第一节,经典时空观,伽利略变换,无法解释光学现象,双星观测,宇宙中存在大量这种物理双星，有些甚至肉眼也能分辨。精密的天文观测表明，双星的像是很清晰的两个光点，没有发现亮弧现象。而且两种方法测周期的结果一样。这只能用光速与光源运动状态无关的观点，才能得到圆满的解释。,迈克耳孙-莫雷孙实验,续,地球,地球,相对速率,两个基本假设,1、相对性原理,2、光速不变原理,1905论动体的电动力学,对所有惯性系，,物理规律都是相同的。,光在真空中的速率,在任何惯性系中，,都等于同一量值 c。,第二节,洛仑兹坐标变换,说明,图线,例,例,洛仑兹速度变换,洛仑兹速度变换,例,第三节,同时的相对性,O,A,B,s,O,X,(中点）,X,因光速不变（不论对 或）,s,看到：闪光先到达 B 壁，后到达 A 壁。,故,s,一、,一、,两事件的变换,用洛仑兹变换式判断两事件在不同惯性系中的时空关系,相对论的时空关系，难有生活直接体验，要借助洛仑兹变换式谨慎分析。,O,X,s,对：,对：,(,(,(,(,(,(,(,(,若已知,求,根据洛仑兹变换式可求出,g,v,(,(,g,v,(,(,下面讨论几种可能遇到的情况：,例,例,例,时间延缓,续,续,例,P.130膨胀简例,时钟佯谬,随堂小议,小议链接1,小议链接2,长度收缩,续,小结,例,例,例,例,例,第四节,牛顿力学的困难,牛顿力学的困难,牛顿第二定律,m,F,a,经典力学认为，物体的质量 是恒定的，与运动速度无关。,m,若在恒力的作用下，物体的加速度 亦恒定。,a,F,m,t,0,v,+,v,a,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。,质速关系式,物体的 静止质量,m,运动物体的 质量,v,物体的运动速度大小,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。,质速关系推导,的静止质量均为,设,s,（对）,s,（对）,s,（对）,v,X,（碰后粘合成一体）,续,例,例,动力学方程,三、狭义相对论动力学基本方程-高速运动物体的动量,动能公式推导,另法推导备选,质能关系式,例,例,例,例,能量动量关系式,能量动量例题,基本公式归纳,作业,广义相对论简介,附：,引言,等效原理,有关引力效应与加速度效应不可区分的一个理想实验,小球对密封仓都以加速度 g 下落，仓内的观测者不能测出密封仓是处于引力场中，还是处于无引力作用的匀加速运动状态。,续,时空弯曲,光的引力偏移,无线电波偏移,无线电波也可看成是能量较低（质量较小）的光子。采用射电天文望远镜，接收处于太阳后方的射电天体发射的无线电波或宇宙飞船发射的无线电信号，也能测出太阳引力对无线电波所产生的偏移效应。近年来，采用射电天文学的定位技术测得的偏移角度为 1.7610.016,与广义相对论的预言很符合。,谱线引力红移,水星近日进动,黑洞,黑洞新证据,