《医用物理学》教学课件：10.狭义相对论.pptx

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1、第十章狭义相对论基础§10.1爱因斯坦相对性原理§10.2狭义相对论的时空观§10.3洛伦兹变换与相对论的速度叠加§10.4相对论的动量和能量本章习题P29410-1，10-2，10-6低速运动的物体（Objectsthatmoveatspeedsmuchlessthanthespeedoflight）牛顿力学（Newtonianmechanics）高速运动的物体（Objectshavingspeedsapproachingthatoflight）相对论（Relativity）1.同时的相对性2.时间延缓、长度收缩；3.修正动能、动量、牛顿第二定律的表达方

2、式物理学仍然存在危机，……十九世纪末，物理学建立了比较完整理论经典力学经典电动力学分子动理论统计力学经典电磁理论光的波动学说黑体辐射--------------------量子物理迈克耳孙－莫雷实验--------狭义相对论历史背景历史背景历史背景伽利略（1564-1642）牛顿（1642-1722）麦克斯韦（1831-1879）………物理学关键概念的发展1600190018001700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

3、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。迈克耳孙－莫雷实验结论：没有绝对惯性系二.爱因斯坦的思想实验追光实验－结论：经典的速度叠加原理对光而言

4、是不正确的.一.迈克耳孙－莫雷实验结论：以太是不存在的——没有绝对惯性系§10-1爱因斯坦相对性原理狭义相对论的两个基本假设假设I：物理定律在所有的惯性参考系中都完全等价,并且形式最简单假设II：光在真空中速率为常量,不依赖光源与观察者之间的相对运动伽利略关于相对性的描述：一个在密闭船舱中的人无法通过里面的物理实验判断船是静止还是以某个速度匀速运动,任何惯性参考系都是等价的.§10-1爱因斯坦相对性原理时光旅行可行吗？§10-2狭义相对论的时空观绝对时空观“绝对的、真正的和数学的时间，就其本身和本性来说，均匀地流逝而与任何外在的情况无关”“绝对空间，就其本

5、性来说，与任何外在的情况无关，始终保持着相似和不变”——牛顿《自然哲学的数学原理》时间和空间各自独立，互不相关并且与物质及其运动无关§10-2狭义相对论的时空观§10-2狭义相对论的时空观10.2.1同时性(Simultaneity)与车厢一起运动的观察者A并非同时接收到这两个闪光.观察者B站在站台上,同时接收到两个闪光.同时性不是绝对的.在一个惯性参考系下不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性参考系下是不同时的.同时的相对性10.2.1同时性(Simultaneity)同时性两个事件时间间隔＝0时间间隔≠0同时不同时如果两个事件在同一地点发生,那么同时

6、性就是绝对的！注意10.2.2时间延缓(TimeDilation)飞船上的光源发光并反射回来被接收过程的时间间隔测量v(a)宇航员：光在飞船参考系中传播了2D的距离,时间为10.2.2时间延缓(TimeDilation)(b)地球上的观察者：光传播的距离为2s,时间为v宇航员测量到的时间地球观察者测量到的时间在地球观察者看来由勾股定理于是10.2.2时间延缓(TimeDilation)固有时间小于其他参考系观察者测量到的时间10.2.2时间延缓(TimeDilation)运动的钟走得慢10.2.2时间延缓(TimeDilation)相对速度不能超过光速;如

7、果相对速度远远小于光速（v<

8、子能“活”多长时间(寿命)？设想一个宇宙射线与高层大气原子核碰撞