大学物理下--相对论

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,爱因斯坦（,Einstein,）的基本假设：,1,）,相对性原理,2,）,光速不变原理,洛仑兹,坐标变换式,意义：,基本的物理定律,(,包括电磁学和量子力学,),，应该在,洛伦兹变换,下保持,不变,.,这种不变显示出物理定律对匀速直线运动的对称性,相对论对称性,.,(1),当,v,c,时，,m,将为虚数，无意义，,c,是一切物体速度的极限。,相对论的动力学方程,(5),如,c,，则,m,m,0,，,回到牛顿力学情况，符合“对应原理”。,设宏观物体一般,v=10,4,m/s,微观粒子速率接近光速如中子,v=0.98c,时,(4),对于光子，速度为,c,，而,m,又不可能为无限大，所以光子的静止质量,m,0,=0,质速关系首次验证：,1908,年,Bucher,发现快速电子的荷质比,e/m,比低速电子的荷质比小。,2,、相对论的动能,两边微分得,联立,(1),式和,(2),式得,作功使物体的动能改变,由动能,定理,1,）与经典动能形式完全不同,若电子速度为,2,）当,v,c,时，可以证明,(,对应原理,),3,、相对论能量,物体的总能量,（质能关系）,物体的静能（热能、分子间的势能、化学能、原子内部的各种能量等）,（,1,）能量守恒,=,质量守恒,E=m,i,c,2,m,i,=C,（,2,）质量和能量不可分割,统一了历史上分别发现的这两条独立的自然规律。,（,3,）质能关系为开创原子能时代提供了理论基础,质能关系,预言,：物质的质量就是能量的一种储藏,.,质量,M,的母核分裂为一系列,m,i,（,i,=1,，,2,，,3,）的碎片,在母核静止的参照系看，碎片飞散，有速度,v,i,，,所以碎片的动能,反应前后质量守恒,质量亏损,c,2,=E,k,被看作是具有划时代意义的理论公式，已成为纪念爱因斯坦伟大功绩的标志。,炮弹爆炸,碎片飞溅,化学能转化为动能,原子的裂变、聚合和重组,质量亏损,放出的能量,1g,铀,(235),的原子裂变所释放的能量,核裂变,我国于,1958,年建成的首座重水反应堆,1932,年英国物理学家,(,J.D.Cockcroft,),和爱尔兰物理学家,(,E.T.Walton,),利用质子加速器进行了人工核蜕变，第一次从实验上验证了质能关系，为此他们于,1951,年获诺贝尔物理学奖,4.,动量与能量的关系,极端相对论近似,光子,例,6,设一质子以速度 运动,.,求其总能量、动能和动量,.,解 质子的静质量,例,7,、,设有两个静止质量为,m,0,的粒子，以大小相同、方向相反的速度相碰撞，合成一个复合粒子。试计算这个复合粒子的静止质量和运动速度。,x,y,O,解,:,例,8,、,已知一静止质量为,m,0,的粒子，其固有寿命为实验室测量到的寿命的,1/n,。求此粒子的动能。,解,:,相对论与牛顿力学的比较：,长度,时间,质量,动量,动能,经典物理,相对论,绝对的，与参照系无关,绝对的，与参照系无关,绝对的，与运动速度无关参照系无关,