大物課件a222相對論

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 光速相對論量子物理學(xué)相對論物理學(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)代時空觀的創(chuàng)始人相對論的創(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間、空間、運動及其相互關(guān)系的物理新理論狹義相對論。1915年又將狹義相對論原理向非慣性系進行推廣，建立了廣義相對論，進一步揭示了時間、空間、物質(zhì)、運動和引力之間的性質(zhì)。本章重點介紹狹義相對論的基本原理。5第6章狹義相對論基礎(chǔ)事件：用四個坐標(biāo)(來代表一個事件時空變換：不同參照系之間時空坐標(biāo)之間的關(guān)系6x, y, z, t)6.1相對性原理和變換一、經(jīng)典力學(xué)的時空觀（絕對時空觀）1、空間的絕對性（長度測量與參照系無關(guān)）2、時間的絕對性（時間測量與參照系無關(guān)）3、時

3、空的獨立性（三和一維時間無關(guān)）4、質(zhì)量是和運動無關(guān)的常量（質(zhì)量與參照系無關(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 絕對時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正變換兩個都是慣性系u是恒量逆變換兩個慣性系中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變換力與參考系無關(guān)Fm在牛F頓力質(zhì)量與參考系無關(guān)m m m 學(xué)中FaFa等價三、力學(xué)的相對性原理10力學(xué)規(guī)律對一切慣性系都是等價的三、力學(xué)的相對性原理力學(xué)現(xiàn)象對一切慣性系來說，都遵從同樣的規(guī)律；或者說，在研究力學(xué)規(guī)律時,一切慣性系都是等價的。如：動量守恒定律m1v1m vSS210220 m vm1v121022011力學(xué)規(guī)律對一切慣性系都是等價的6.2相對性原理和光速不變一、絕對時空觀遇到絕對時空觀變換力學(xué)的相對性原理力學(xué)規(guī)律對一切慣性系都是等價的相對性原理與變換產(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、狹義相對論的基本原理狹義相對論的兩條基本假設(shè)1、相對性原理：物理定律在所有慣性系中都是相同的2、光速不變原理：在所有慣性系中，空）中的光速具有相同的量值c空間（真Einstein 的相對性理論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)長度、時間的測量與參考系無關(guān)（絕對時空觀）長度、時間的測量與參考系有關(guān)（相對論時空觀）速度(光速)與參考系有關(guān)光速與參考系無關(guān)狹義相對論力學(xué)136.5變換坐標(biāo)變換一、三個條件：1.滿足相對性原理：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)相對論時空觀2.滿足光速不變原理3.質(zhì)點速度遠(yuǎn)小于光速時，

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 時間(t)與空間(x)有關(guān)(三和一維時間彼此相互聯(lián)系)(不是獨立于運動之外) 空間(x)時間(t)與速度(u)有關(guān) uc變換無意義 速度有極限15S系S系在慣性系中系相對系的速率u = 0.6 c , 在系中觀察一事件發(fā)生的時空坐標(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 軸作相對運動。甲

7、測得兩個事件的時空坐標(biāo)為x1=6104m， y1=z1=0 ，t1=210-4 s ； x2=12104m， y2=z2=0， t2=110-4 s，若乙測得這兩個事件同時發(fā)生于t 時刻，問：乙對于甲的運動速度是多少？乙所測得的兩個事件的空間間隔是多少？v解：（1）設(shè)乙對甲的運動速度為，由變換 t x 1ut 2c1 217可知,乙所測得的這兩個事件的時間間隔是 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,乙所測得的兩個事件的空間間隔是 t 5.20104 mx ut21211 186.6相對論速度

8、變換P 的運動 速度變換式vv dxxdvvtdxxdt u (utx)坐標(biāo)變換xdc2 td u (c2 x vxxdtdtvxu1 vxc219P 的運動 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的極限情況21速度變換式su例sc求：飛機上燈光對地球的速度。vx = c u = uc+uvx +u= cv=1+ uc xv u x 1+cc2222ABC（A對地）0.8（A測B）（A測C）（地測B）（地測C）0.90.9（反向）0.80.90.3570.80.90.90.80.9880.80.9（反向）23（C 對