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1、1. 狭义相对论的相对性原理: 物理规律对所有惯性系都是一样的, 不存在任何一个特殊的惯性系,2. 光速不变原理: 在任何惯性系中, 光在真空中的速率都相等.,4.1.2 爱因斯坦基本假设,?,包括两个意思:,光速不随观察者的运动而变化,光速不随光源的运动而变化,爱因斯坦的两个基本假设, 抛开了以太说, 又不必修改麦克斯韦电磁理论的结果, “光速不变”与麦克斯韦预言光的传播速率在所有惯性系中都相同是一致的.,令,正变换,洛伦兹变换的意义,(1) 洛伦兹变换是不同惯性系之间时空变换的普遍公式,时,洛伦兹变换伽利略变换, 满足伽利略相对性原理.,(2) 与光速不变原理以及真空中光速为速率极限的实验
2、事实相符.,(3) 建立了新的时空观 时间, 空间彼此关联, 并与物质本身和运动形式密不可分, 形成四维时空概念: 不是“时” “空”分离, 而是“时-空”一体. 不同惯性系中的观察者有各自不同的时空观念, 不存在对所有观察者都相同的绝对时间和绝对空间.,4.3.2 洛伦兹速度变换,根据洛伦兹坐标变换, 可以导 出洛伦兹速度变换:,其中:,叫做“相对论因子”,(2) 低速时, 洛伦兹速度变换近似为伽利略速度变换.,讨论: (1) 物体相对不同惯性系的速度不仅在相对运动方向上的分量不同, 在垂直于相对运动方向上的分量也不同.,u c 时,时,(3) 洛伦兹速度变换与光速不变原理相符,4.5.1
3、相对论质量和动量,4.5 相对论动力学基础,经典力学认为物体的惯性(质量)是不变的, 和物体的运动无关, 而实际上惯性是否真的不变的呢?,1. 相对论质量,M分裂成两块,分裂前,分裂后,分裂前,分裂后,K 系: B 静止, 质量 mB为静止质量 m0,质-速关系,A 运动, 质量 mA为运动质量 m,考夫曼实验结果: 电子的质量随速率变化,讨论:,(1) 普遍性:,(2) 相对性:,v c时, m(v ) = m0 牛顿力学; v c 时, m 在F作用下, a 0 c 是极限速率.,质量具有相对性, 反映了物质本身与运动不可分割.,2. 相对论动量,在低速时, 退化为经典力学.,4.5.2
4、力和加速度的关系,4.5.3 相对论能量,经典力学中, 动能为,相对论力学中是否有:,由动能定理,1. 相对论动能,?,在相对论中, 认为动能定理仍适用. 若取质点速率为零时动能为零. 则质点动能就是其从静止到以速率 v 运动的过程中, 合外力做的功.,讨论:,2. 质能关系,相对论动能:,相对论静止能:,相对论总能量:,质能关系: 反映质量与能量不可分割, 任何物体系统, 可以由质量或能量来表示其数量上的特征.,讨论:,(1) 静止能 E0=m0c2 表示物体静止时的总内能:,分子间相互作用势能 分子运动动能 原子间结合在一起的化学能 原子核与电子结合在一起的电磁能 原子核内基本粒子间的结合
5、能,(2) 质能关系统一了质量守恒定律和能量守恒定律. 当质量发生变化m时, 能量也有相应变化E.,(3) 质能关系是人类打开核能宝库的钥匙.,裂变or聚变, 质量亏损, 释放结合能.,应用: 原子弹, 氢弹, 核电站, 核动力,质能方程,质能关系: 反映质量与能量不可分割, 任何物体系统, 可以由质量或能量来表示其数量上的特征.,静止物体所含巨大能量不引人注意, 是因为没有能量向外流出.,3. 能量和动量的关系,极端相对论近似,光子(photon),光的波粒二象性,例5-6. 计算核聚变中释放出的能量.,氘核=质子+中子,氘核:,中子:,质子:,质量亏损:,释放能量:,2g 氘 (1摩尔): 6.0221023个氘核,释放能量:,证: (1) 垂直方向动量守恒,(2) 水平方向动量守恒,能量守恒,例 5-7. 一个中性介子相对于观察者以速度v = kc 运动, 以后衰变为两个光子, 两光子的运动轨迹与介子原来的方向成相等的角度 . 试证明: (1) 两光子有相等的能量. (2) cos = k.,可得:,作业,习题集：17- 29、30、32、36、38、39,