大物課件a222相對(duì)論

1、上次課內(nèi)容獲得線偏振光的方法：使用偏振片光以特角入射兩種介質(zhì)的分界面雙折射現(xiàn)象1利用晶體的雙折射現(xiàn)象，可以使自然光變成線偏振光。這其中一種典型的光學(xué)器件稱為耳棱鏡四、耳棱鏡晶體雙折射產(chǎn)生的o光和e光較小，從晶體出射時(shí)兩光束互相一的線偏振寬光束。主截面方向夾角一般，難以獲得單光軸兩寬光束晶面法線能否不讓其中的一束光從末端輸出？2被涂黑的器壁吸收光軸主截面修磨成 68將 71O光光光切割后再用膠樹膠粘合O光具備全反射條件= 1.66= 1.55= 1.49上述設(shè)計(jì)可保證大于全反射臨界角膠只有光 從端面輸出3耳棱鏡工作原理速度 光速相對(duì)論量子物理學(xué)相對(duì)論物理學(xué)高速量子物理學(xué)經(jīng)典物理學(xué)低速物體線度(m

2、)宏觀10-10微觀:Einstein現(xiàn)代時(shí)空觀的創(chuàng)始人相對(duì)論的創(chuàng)建是二十世紀(jì)物理學(xué)最偉大的成就之一。1905年建立了基于慣性參考系的時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)及其相互關(guān)系的物理新理論狹義相對(duì)論。1915年又將狹義相對(duì)論原理向非慣性系進(jìn)行推廣，建立了廣義相對(duì)論，進(jìn)一步揭示了時(shí)間、空間、物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和引力之間的性質(zhì)。本章重點(diǎn)介紹狹義相對(duì)論的基本原理。5第6章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)事件：用四個(gè)坐標(biāo)(來(lái)代表一個(gè)事件時(shí)空變換：不同參照系之間時(shí)空坐標(biāo)之間的關(guān)系6x, y, z, t)6.1相對(duì)性原理和變換一、經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀（絕對(duì)時(shí)空觀）1、空間的絕對(duì)性（長(zhǎng)度測(cè)量與參照系無(wú)關(guān)）2、時(shí)間的絕對(duì)性（時(shí)間測(cè)量與參照系無(wú)關(guān)）3、時(shí)

3、空的獨(dú)立性（三和一維時(shí)間無(wú)關(guān)）4、質(zhì)量是和運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的常量（質(zhì)量與參照系無(wú)關(guān)）7PxP y z,t z,t二、變換YssP .Yurr OXOXtZZu tut tx = x +u t y =y1、坐標(biāo)變換式x = x寫成分量式：正變換y =y逆變換zzzz=t = tt = t 絕對(duì)時(shí)空觀是變換的基本前提8S系S系d 速度變換與加速度變換 r urut a a dt vvut t正變換兩個(gè)都是慣性系u是恒量逆變換兩個(gè)慣性系中9a aax axay ayaz azax axay ayaz aza a duxxdtay ayaz aza a duxxdtay ay az azvx vx uvy v

4、yvz vzvx vx uv y vyvz vzt t r ut av v uar變換慣性系SSaa變換力與參考系無(wú)關(guān)Fm在牛F頓力質(zhì)量與參考系無(wú)關(guān)m m m 學(xué)中FaFa等價(jià)三、力學(xué)的相對(duì)性原理10力學(xué)規(guī)律對(duì)一切慣性系都是等價(jià)的三、力學(xué)的相對(duì)性原理力學(xué)現(xiàn)象對(duì)一切慣性系來(lái)說(shuō)，都遵從同樣的規(guī)律；或者說(shuō)，在研究力學(xué)規(guī)律時(shí),一切慣性系都是等價(jià)的。如：動(dòng)量守恒定律m1v1m vSS210220 m vm1v121022011力學(xué)規(guī)律對(duì)一切慣性系都是等價(jià)的6.2相對(duì)性原理和光速不變一、絕對(duì)時(shí)空觀遇到絕對(duì)時(shí)空觀變換力學(xué)的相對(duì)性原理力學(xué)規(guī)律對(duì)一切慣性系都是等價(jià)的相對(duì)性原理與變換產(chǎn)生12電磁學(xué)規(guī)律在變換下不具

5、有相同的形式力學(xué)規(guī)律在變換下具有相同的形式二、狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)1、相對(duì)性原理：物理定律在所有慣性系中都是相同的2、光速不變?cè)恚涸谒袘T性系中，空）中的光速具有相同的量值c空間（真Einstein 的相對(duì)性理論Newton理論的力學(xué)規(guī)律是發(fā)展一切物理規(guī)律觀念上的力學(xué)長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)（絕對(duì)時(shí)空觀）長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān)（相對(duì)論時(shí)空觀）速度(光速)與參考系有關(guān)光速與參考系無(wú)關(guān)狹義相對(duì)論力學(xué)136.5變換坐標(biāo)變換一、三個(gè)條件：1.滿足相對(duì)性原理：變換保證所有基本物理規(guī)律在不同慣性系有相同形式，體現(xiàn)相對(duì)論時(shí)空觀2.滿足光速不變?cè)?.質(zhì)點(diǎn)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，

6、為變換14Px, y, z, t Px, y, z, tyyuSuPx(x)t Sxx utc2x y yz zt u2u21 c21 c2oo坐標(biāo)變換 時(shí)間(t)與空間(x)有關(guān)(三和一維時(shí)間彼此相互聯(lián)系)(不是獨(dú)立于運(yùn)動(dòng)之外) 空間(x)時(shí)間(t)與速度(u)有關(guān) uc變換無(wú)意義 速度有極限15S系S系在慣性系中系相對(duì)系的速率u = 0.6 c , 在系中觀察一事件發(fā)生的時(shí)空坐標(biāo)為 t = 210 - 4 s, x = 510 3 m , 則該事件發(fā)生在系中的時(shí)空坐標(biāo)為 m 。s ，解：2.38 10 - 4(s)-3.88 104(m)16例題 甲乙兩人所乘飛行器沿ox 軸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。甲

7、測(cè)得兩個(gè)事件的時(shí)空坐標(biāo)為x1=6104m， y1=z1=0 ，t1=210-4 s ； x2=12104m， y2=z2=0， t2=110-4 s，若乙測(cè)得這兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生于t 時(shí)刻，問(wèn)：乙對(duì)于甲的運(yùn)動(dòng)速度是多少？乙所測(cè)得的兩個(gè)事件的空間間隔是多少？v解：（1）設(shè)乙對(duì)甲的運(yùn)動(dòng)速度為，由變換 t x 1ut 2c1 217可知,乙所測(cè)得的這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是 t t u x x1t t 2121212c1 2c按題意，t2 t1 0 ,v 2代入已知數(shù)據(jù)，有1x ut（2）根據(jù)x 變換1 2可知,乙所測(cè)得的兩個(gè)事件的空間間隔是 t 5.20104 mx ut21211 186.6相對(duì)論速度

8、變換P 的運(yùn)動(dòng) 速度變換式vv dxxdvvtdxxdt u (utx)坐標(biāo)變換xdc2 td u (c2 x vxxdtdtvxu1 vxc219P 的運(yùn)動(dòng) 速度變換式vv dy dyvvdtyydtut (t y y坐標(biāo)變換x)c2dy vdtu v (1 )xyc2dtdtv yu2u2vvy 1 v 1 zuc2zuc21 1 vvxxc2c220當(dāng) uc 時(shí)vx = vx +u正變換逆變換vx uvx uvvxuxu1 1 vvxxc2c2v yvyu2u21 c21 c2vyvyvy =vyuuc21 1 vvxxc2u2vu2v1 zvvz =vz1 zvzuc2zuc21 v1 v c2xxc2速度變換是速度變換在低速時(shí)的極限情況21速度變換式su例sc求：飛機(jī)上燈光對(duì)地球的速度。vx = c u = uc+uvx +u= cv=1+ uc xv u x 1+cc2222ABC（A對(duì)地）0.8（A測(cè)B）（A測(cè)C）（地測(cè)B）（地測(cè)C）0.90.9（反向）0.80.90.3570.80.90.90.80.9880.80.9（反向）23（C 對(duì)