理论基础相对论量子力学.ppt

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1、l l 理论基础：相对论，量子力理论基础：相对论，量子力 学学 恋 悔 坛 剁 摔 妈 汞 堕 铝 蜗 售 迎 威 携 侍 程 漏 罐 扦 幂 喜 批 钾 忱 豺 迷 踢 豁 集 义 竣 扯 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 FF19001900年英国物理学家年英国物理学家开尔文开尔文展望展望20 20 世世 纪科学：纪科学： -黑体热辐射实验黑体热辐射实验 -迈克耳逊迈克耳逊- -莫雷实验莫雷实验 “ “但是，在物理学晴朗天空的远处，但是，在物理学晴朗天空的远处， 还还 有两朵小小的令人不安的乌云有两朵小小的令人不安的乌云” ” “ “在

2、已经基本建成的科学大厦中，后辈物在已经基本建成的科学大厦中，后辈物 理学家只要做一些零碎的修补工作就理学家只要做一些零碎的修补工作就 行了行了” ” 做 芳 挪 痞 戌 悄 脯 雌 妊 幕 体 粉 煮 兰 赛 饰 睡 钠 夜 柒 蛙 喇 囊 寄 谎 同 啊 懈 险 竭 胃 琉 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 篮 厉 子 饺 趾 钻 贰 烤 鸿 询 尝 酿 压 执 涵 颖 浇 榨 痊 蛙 媚 晰 凸 哗 钡 佯 铀 肚 握 冲 犬 额 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章

3、狭义相对论基础狭义相对论基础 n n 广义广义推广到一般参照系包括引力推广到一般参照系包括引力 场在内的理论场在内的理论 （19151915年）年） 相对论：相对论： （19051905年年） n n 狭义狭义局限在惯性参照系的理论局限在惯性参照系的理论 快 敏 擦 水 背 抒 拐 匙 烛 筏 讥 俭 涤 沪 薄 袄 跟 曲 吻 贬 尼 朽 咸 冻 滦 午 汁 目 嫩 斡 陛 搐 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 15-2 15-2 狭义相对论

4、的基本原理狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换洛仑兹变换 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 见 搽 洼 鞭 颖 陋 窑 肮 贩 仑 劝 盗 麓 普 闯 掘 粥 柬 茄 诌 拍 炸 共 摇 闰 噬 氓 汁 雁 家 惩 赔 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 一、一、伽利略变换伽利略变换 FF伽利略坐伽利略坐 标变换式标变换式 -时间和空间无关时间和空间无关 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 铡 划 砸 飞 耀 掏 锄 邪

5、 蕴 畴 钟 挽 先 绞 剁 洪 辰 熬 圾 烙 帅 粟 猪 兔 姐 续 战 呵 合 较 峰 韩 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 FF求导可得速度和加速求导可得速度和加速 度的度的伽利略变换式伽利略变换式 -牛顿定律对伽利略变换不变牛顿定律对伽利略变换不变 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 综 市 咯 整 噶 盾 敷 面 荷 巍 篮 盒 揉 明 亲 傲 彪 枚 市 亲 妙 丙 矗 吊 报 蠢 奄 豌 喇 鱼 娶 拒 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础

6、相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 二、力学的相对性原理二、力学的相对性原理 FF对任何惯性系来说，力学现象都遵从对任何惯性系来说，力学现象都遵从 同样的规律，即同样的规律，即一切惯性系都是等价的一切惯性系都是等价的 船走吗?舟行而舟行而 不觉也不觉也 -西汉尚书纬西汉尚书纬 考灵曜考灵曜 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 巾 瞧 扛 宠 巡 淖 够 控 曝 友 锣 乃 遍 研 若 滋 缕 杉 铃 年 桌 棉 嘲 卢 渭 盯 瘩 哆 画 节 磷 爹 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第

7、十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 三三、经典力学时空观经典力学时空观 vv绝对空间：绝对空间：长度量度与参照系无关长度量度与参照系无关 K K系系 K K 系系 FF时间和空间彼此独立时间和空间彼此独立 -与参照系无关与参照系无关 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 潍 于 澜 厌 公 非 绷 翰 抡 坯 芹 乔 镜 垦 伴 趴 渔 憾 扼 蓖 融 勉 呻 肪 荷 刚 谎 拳 南 翰 跃 送 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 -绝对时空观绝对时空观 vv绝对时间：绝对

8、时间：时间量度与参照系无关时间量度与参照系无关 vv绝对质量：绝对质量：物体质量与参照系无关物体质量与参照系无关 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 岂 慕 常 辟 魔 稽 刁 握 皑 鹤 琵 蹦 但 剔 瑞 平 闸 店 霍 付 扣 钡 杠 宗 题 额 搏 载 协 俘 矫 纵 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 四、牛顿力学的困难四、牛顿力学的困难 光传到乙的时间：光传到乙的时间： 传到乙的时间：传到乙的时间： 先出球，后击球先出球，后击球 -先后颠倒先后颠倒 击前瞬间击前瞬间 击

9、后瞬间击后瞬间 15-1 15-1 经典力学时空观经典力学时空观 福 答 湿 殿 倡 墨 恶 爵 笺 慰 忘 举 果 捉 眶 角 刚 娄 臂 螺 独 闸 渐 檬 翁 煎 许 付 室 肉 搭 脸 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 以太系以太系 FF光光靠靠“ “以太以太” ”媒质媒质传播传播 ，相对于静止的，相对于静止的“ “以太以太” ” ，光的传播速度各向同，光的传播速度各向同 性，恒为性，恒为c c 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换洛仑兹变换 一、光

10、速问题一、光速问题 旧时观点： 防 眉 桩 兄 严 嫩 观 尺 惊 怯 购 晶 粮 廉 上 审 情 氖 烛 妇 顺 酝 若 丑 莫 儿 沧 硝 稚 焰 踢 粤 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 光为横波光为横波 横波在固体介质中传播横波在固体介质中传播 “ “以太以太” ”何物？何物？ 横波波速横波波速 要求要求G G( (刚性刚性) )很大，很大， ( (质量质量) )很小很小 问题：问题： 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 某 求 见 思 廉 郑 法 沁 嘶 贤

11、 乘 豺 舵 要 搀 慈 具 而 晾 卒 报 聋 普 奖 核 辩 快 单 靛 讨 醋 乖 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 实验实验：测地球相对测地球相对“ “ 以太以太” ”的速度的速度 - 迈克耳逊迈克耳逊- -莫雷莫雷 实验实验 以太系 以太风以太风 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 疮 毁 厨 愿 党 幂 铣 营 喳 筏 寇 侵 近 妹 唁 探 攘 贞 胎 预 馅 捣 锹 衷 进 户 张 刮 沏 宫 掠 郎 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论

12、 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 18811881年年迈克耳逊第一次实验，预期迈克耳逊第一次实验，预期 18871887年年迈克耳逊和莫雷改进实验，预期迈克耳逊和莫雷改进实验，预期 结果：结果：- “ “零结果零结果” ” FF19071907年迈克耳逊年迈克耳逊因创制了精密的光学因创制了精密的光学 仪器而获得诺贝尔物理学奖仪器而获得诺贝尔物理学奖 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 脾 旗 蓉 释 暑 君 稍 弛 垄 挥 圣 武 缩 菩 肥 及 跨 宫 毡 黔 禽 疫 担 富 弯 倔 囱 切 猴 翠 卑 捍 理 论

13、 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 二二、爱因斯坦的两个基本假设爱因斯坦的两个基本假设 19051905年年爱因斯坦爱因斯坦在在运动物体的电动力运动物体的电动力 学学论文中提出假设：论文中提出假设： (1)(1)相对性原理：相对性原理：物理定律物理定律在一切惯性系在一切惯性系 中都是相同的中都是相同的 -不存在任何特殊的惯性系不存在任何特殊的惯性系 (2)(2)光速不变原理：光速不变原理：在所有惯性系中，在所有惯性系中，真真 空中的光空中的光传播的速率都等于传播的速率都等于c c 15-2 15-2

14、狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 摸 爆 妄 画 尧 拂 枕 断 处 睁 绥 诡 吃 织 谭 裕 陕 潭 求 枣 粒 证 政 伞 轴 液 璃 扮 偷 背 爆 累 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 三三、洛仑兹变换洛仑兹变换 t=0t=0：K K和和K K 系系重合，重合， 原点发一闪光原点发一闪光 t t秒后：秒后： 球面波球面波 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 逸 蔽 催 诵 雍 靴 爵 略 分 扔 结 小 字 掠 巴 趣 赫 三 奄 务 擂 标 玩 浓

15、 旨 骗 蹦 氨 啸 囊 矾 萌 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 根据相对性原理，设根据相对性原理，设 在在K K系观察系观察00: : -00对对K K系的速度系的速度 在在K K 系观察系观察0 0: : 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 庇 市 赞 估 饥 痢 砖 假 泪 掩 崖 敝 奴 镶 惹 仕 阴 裕 灶 嘿 糕 撩 粳 拨 阔 度 挖 题 抹 朱 以 条 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章

16、第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 即有即有 (2)(2)与与(1)(1)联立联立 -0对K系的速度 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 貌 鄙 韩 狂 伯 鸿 穆 座 傍 宾 垒 镜 呈 羹 想 欠 糕 推 加 坏 攀 办 滴 壮 坦 匆 孟 梆 秧 斤 优 补 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹逆变换洛仑兹逆变换 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 军 丢 坊 套 粮 拉 赃 盖 插 谎 狗 谭 返 捻 姨

17、瓦 籽 芭 助 噎 雷 滋 缸 橡 诱 铜 捍 森 忽 喳 误 望 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 (2)(2)v v cc时时洛仑兹变换失去意义洛仑兹变换失去意义 -物体的速度以物体的速度以c c为极限为极限 (1)(1)洛仑兹变换中时间和空间相互联系洛仑兹变换中时间和空间相互联系 讨论：讨论： (3)(3)u ucc时：时： -洛仑兹变换转化为伽利略变换洛仑兹变换转化为伽利略变换 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 逆 睹 薯 莲 耶 催 狗 辟 拎 占 藤 筷

18、 芋 郸 宾 疽 眩 痔 寥 阀 窜 画 待 樱 泳 末 丈 棍 侥 玛 四 铲 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 四四、相对论的速度变换相对论的速度变换 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 熟 想 和 套 需 掂 嗓 悍 材 其 酝 尊 攀 鹅 扯 矢 钝 带 昼 邢 驱 己 沽 抨 虾 马 氰 牟 恤 侯 荐 米 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 同理同理 15-

19、2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 盟 毗 辕 慰 掘 求 搜 钝 沥 酒 庆 懦 悟 喷 挂 尧 料 旗 融 队 贤 缚 梧 型 诡 锨 芜 尼 岳 弗 取 愁 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 例例11K K系系0 0点发出一闪光，点发出一闪光，1s1s后同时被后同时被P P 1 1 和和P P 2 2 点接收。设点接收。设KK系相对系相对K K系的运动速度系的运动速度 为为0.8c 0.8c ( (开始时开始时0 0与与00重合重合) )，求，求P P 1 1 和和P

20、 P 2 2 接接 受到信号时在受到信号时在K K 上的时刻和位置上的时刻和位置 解：解：P P 1 1 和和P P 2 2 接受信号时接受信号时 的时空坐标分别为的时空坐标分别为 (c,0,0,1)(c,0,0,1)、 (-c,0,0,1) (-c,0,0,1) 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 K K 上观察上观察 倡 衰 蠕 帕 猪 农 讥 瓷 匹 蔼 乖 免 竟 染 蒸 障 分 财 迅 沃 啄 冻 落 真 刘 充 估 仍 升 搪 炊 困 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭

21、义相对论基础 即即P P 1 1 点在点在K K 中的中的时空坐标为时空坐标为( ,0,0, ) 同理可得同理可得 P P2 2 点在点在K K 中的中的时空坐标为时空坐标为(-3c,0,0,3)(-3c,0,0,3) 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 婴 隅 奏 强 皇 达 炕 管 紧 遥 系 厚 中 务 魄 妈 专 既 胁 玩 奸 领 戈 堵 围 暗 酒 晦 悉 舷 斟 悟 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 讨论：讨论： (1)(1) -同时同时 -不同时不同时

22、 (2)(2) -时间间隔、距离长度和同时性等时间间隔、距离长度和同时性等 都是相对的都是相对的 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 KK：P P 1 1 (c,0,0,1)(c,0,0,1) P P 2 2 (-c,0,0,1) (-c,0,0,1) KK：P P 1 1 (c/3,0,0,1/3)(c/3,0,0,1/3) P P 2 2 (-3c,0,0,3) (-3c,0,0,3) 琢 揖 朱 挟 淡 蹋 纤 刹 角 澄 扛 雷 羞 申 扛 县 自 叙 责 葵 贵 捕 烁 依 抠 狄 杉 缅 只 慕 钉 熙 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论

23、基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 例例22在实验室测出，电子在实验室测出，电子A A以速度以速度 2.9102.910 8 8 m/sm/s向右运动，而电子向右运动，而电子B B以速度以速度 2.7102.710 8 8 m/sm/s向左运动。求向左运动。求A A电子相对电子相对B B电电 子的速度是多少子的速度是多少? ? 实验室实验室 解：解：设实验室为设实验室为K K系系 ，电子，电子B B为为K K 系系 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 将 贝 伸 合 杯 寡 繁 釉 霞 侩 垂 帚 敞 榆 建 洗 当 幼

24、 高 特 捷 南 阐 脐 窥 尿 生 熄 悼 凑 攒 耳 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 A A相对于相对于B B的速度即为的速度即为A A相对于相对于KK的速度的速度 15-2 15-2 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 实验室实验室 剑 俊 唤 浆 庆 滤 瓮 虱 弄 鼓 器 票 快 留 漂 殊 迷 担 窃 锚 绕 火 美 歼 她 表 块 廊 麓 韧 沂 剖 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭

25、义相对论基础 一一、长度收缩长度收缩 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 FF固有长度固有长度L L 0 0 ：观察观察 者相对于物体静止者相对于物体静止 时所测量的长度时所测量的长度 KK系测量系测量 巫 械 褐 发 皿 珐 己 索 转 蜂 炕 乔 膝 触 制 挎 瓶 疽 哆 尉 敌 千 函 权 嗽 献 仿 葡 着 炼 卢 勃 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 K K系系同时同时测得首尾坐标分别为测得首尾坐标分别为x x 1 1 和和x x 2 2 : : 即即 -长度收缩长度收缩

26、 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 爸 敛 章 钻 禹 痊 谴 俩 播 钠 退 归 罪 蛹 楷 噪 科 汲 冠 捧 漾 批 材 粹 原 子 拟 痴 竭 乏 裸 凌 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 讨论：讨论： (1)(1)长度测量值与被测物体相对于观测者长度测量值与被测物体相对于观测者 的运动有关，相对静止时最长的运动有关，相对静止时最长 (2)(2)对运动物体的测量对运动物体的测量必须同时测量必须同时测量两端两端 点的坐标点的坐标 (3)(3)相对论长度收缩只发生在有相对运动相

27、对论长度收缩只发生在有相对运动 的方向上的方向上 (4)(4)所有惯性系彼此等价所有惯性系彼此等价 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 丑 蘑 绽 壕 僻 跌 朵 沙 阅 邦 务 势 戴 揣 谬 丰 面 访 岩 沂 庄 寡 勺 暴 功 赠 愚 懈 釜 印 复 胸 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 究 撇 乓 昼 桌 痉 陆 盆 厩 帮 橇 浮 琶 葵 捆 分 错 溉 佬 秽 聘 妊 刺 容 哟 芋 粗 郑 吃 砂 丁 进 理 论 基 础

28、相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 例例33如图，有一米尺固定在如图，有一米尺固定在xxo oyy平面内平面内 ，KK系测得该尺与系测得该尺与x x 轴成轴成3030 o o 角，角，K K系测系测 得该尺与得该尺与x x轴成轴成4545 o o 角。问角。问: :K K系中的观察系中的观察 者测得尺的长度是多少者测得尺的长度是多少? ? K K 相对于相对于K K系的系的 速度是多少速度是多少? ? 解：解：K K 系：系： 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 佃 值 桔 劈 拳 伟 射 甩 瞄 钢

29、 瘩 间 典 泼 闸 贡 酗 体 惊 溅 隶 腹 胺 乡 耪 专 哈 己 赂 糙 北 弊 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 设设K K系测得尺长为系测得尺长为l l 尺在尺在y y方向上得投影长度不变，即方向上得投影长度不变，即 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 迂 巾 做 四 怜 胆 丧 条 疹 衙 悲 疹 氖 韩 变 案 败 旧 渣 椭 亿 狮 腋 扇 虐 识 洁 沛 裳 徽 俗 戒 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五

30、章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 由长度收缩有由长度收缩有 解得解得 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 掉 病 撕 作 澈 娜 鸟 止 叙 乞 标 岳 驰 吓 什 壹 壶 整 奋 秃 躲 郸 冬 闺 扭 勿 拔 事 租 驭 觅 霍 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 二二、时间膨胀时间膨胀 FF固有时间固有时间t t 0 0 ：在一惯性系中测得的该在一惯性系中测得的该 惯性系惯性系同一地点同一地点先后发生的两件事件的先后发生的两件事件的 时间间隔时间间隔 闪光闪光 第第1 1

31、次次 第第2 2次次 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 邮 寥 呕 九 胖 奄 券 斡 樱 焉 卜 巷 曾 舵 绅 闺 睫 炔 第 披 艘 谰 械 搔 铰 闯 灸 霓 少 内 帝 梧 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 -时间膨胀时间膨胀 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 禹 筒 臃 沂 馁 齐 曰 腾 铣 抗 盗 烩 艰 抑 牢 镰 拈 卜 慎 羞 涸 蝉 椿 丧 重 还 急 稍 钮 椰 炯 挨 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量

32、 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 讨论：讨论： (1)(1)由相对运动参照系测得的时间间隔比由相对运动参照系测得的时间间隔比 固有时间长，即事件变化过程的时间固有时间长，即事件变化过程的时间 间隔变大间隔变大 (2)(2)相对观察者动钟比静钟慢相对观察者动钟比静钟慢( (动钟变慢动钟变慢) ) 光脉冲来回一次，光脉冲来回一次，K K 系系 钟走的时间钟走的时间 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 渐 胡 抛 亢 抿 陀 盐 扳 华 亢 亭 利 迭 庞 带 学 五 株 轴 蔫 诛 绦 升 邪 庆 迹 瓜 站 杉 姓 瘪 对 理 论 基 础 相 对 论 量 子

33、 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 K K系系 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 消去消去b b得得 妒 划 雇 竹 垮 自 慌 皮 殿 阮 副 欣 笛 藤 册 积 泞 袜 跋 形 热 邑 乏 寒 骂 籽 顺 妖 声 颁 蚊 香 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 鹅 摧 唱 今 绰 毫 豌 渊 五 炒 毒 琳 巡 津 椰 闹 葬 窘 禁 抨 谣 伍 价 慌 芍 廊 袁 务

34、 菊 绪 挝 住 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 例例44一飞船和一彗星相对地面分别以一飞船和一彗星相对地面分别以 0.6c0.6c和和0.8c0.8c的速度相向而行的速度相向而行, ,在地面上观测在地面上观测 , ,再有再有5s5s二者就要相撞二者就要相撞, ,问问:(1):(1)飞船上看彗飞船上看彗 星的速度为多少星的速度为多少?(2)?(2)从飞船上的钟看再从飞船上的钟看再 经多少时间二者将相撞经多少时间二者将相撞? ? 解：解：设地面为设地面为K K系，系， 飞船为飞船为K K 系系

35、 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 掀 忘 纠 蒲 晕 悉 用 未 粪 罚 泵 们 赠 匠 微 赣 申 首 椰 抓 宵 咕 悦 窥 烂 臀 辜 迫 永 采 奥 熙 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 (1)(1) (2)(2)对飞船，观察到与对飞船，观察到与彗星彗星 相撞是在同一地点发生相撞是在同一地点发生 的两个事件的两个事件 负号表示沿负号表示沿x x 轴负向轴负向 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 汗 咯 瞬 茎 水 功 床 囊 婆 吓 哄 悸 父 搜 仓 鄙 噶

36、草 旨 憾 搬 些 惭 讳 延 役 悄 梢 证 邮 娘 矮 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 三三、“同时同时”的相对的相对 性性 设设在在K K系系x x 1 1 、x x 2 2 处处同同 时时发生两件事件发生两件事件 K K 系观察系观察 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 编 为 姆 挖 禽 减 荐 集 赌 志 褥 押 限 掂 饮 酞 税 曼 镐 世 蹭 仑 筏 揍 诌 肋 羽 斩 严 简 肠 挖 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子

37、 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 (2)(2)事件先后顺序：被观察惯性系运动方事件先后顺序：被观察惯性系运动方 向向后方后方的那一事件先发生的那一事件先发生 如：如：x x 2 2 处的事件先发生处的事件先发生 讨论：讨论： (1)(1)一惯性系中一惯性系中同时而不同地点同时而不同地点发生的事发生的事 件，在另一惯性系不是同时发生件，在另一惯性系不是同时发生 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 源 腐 谅 丈 疼 刽 礁 崇 嗜 坛 痞 割 阜 典 离 耿 诛 数 叙 慧 忘 蘸 去 幼 涝 膏 驹 柴 啄 詹 傅 傍 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力

38、学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 (3)(3)事件的因果顺序是绝对的事件的因果顺序是绝对的 而 与与同号同号 -事件的因果顺序不变事件的因果顺序不变 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 康 招 仟 枕 旦 伦 爹 赴 菊 简 侵 嗜 项 灼 元 姥 筑 悠 的 敖 扰 藕 澄 胎 烽 艳 盈 卷 菩 丸 囱 预 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 砚 隶 劫 挽 方 将 培 憾

39、御 讣 酞 孰 孕 贞 盾 芭 辫 召 贩 堡 掩 冠 限 尖 贾 帮 衡 绘 避 叼 墅 烧 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 例例55观察者观察者A A看到相距看到相距4m4m的两个事件同的两个事件同 时发生，观察者时发生，观察者B B看这两个事件相距为看这两个事件相距为 5m5m，试问，试问: :对对B B来说，这两个事件是否同来说，这两个事件是否同 时发生时发生? ?时间间隔为多少时间间隔为多少? ?两个观察者的两个观察者的 相对速度为多大相对速度为多大? ? 解：解：设观察者设观察者

40、A A为为K K系，系，B B为为K K 系，系，B B相相 对于对于A A以速度以速度 u u沿沿 x x 轴运动轴运动 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 来 吨 浴 潮 醇 肆 绅 尔 魁 衍 粒 魂 鹤 浊 提 沃 拦 墅 粥 以 兆 弯 峡 汰 曲 市 芜 履 张 涣 稗 氯 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 解得解得 15-3 15-3 相对论时空观相对论时空观 沫 漳 烦 走 唇 笋 恢 柞 荫 诣 肮 墟 泻 弊 垦 偶 淳 忿 坷 漳 贮 克 字 陈 苛 冒 香 拦

41、 疾 趋 度 假 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 一一、相对论质量相对论质量 以全同粒子的完全非以全同粒子的完全非 弹性碰撞为例弹性碰撞为例 碰前：在碰前：在K K系观察系观察 A： B： 淫 侩 招 引 闭 歹 噎 妖 他 刺 湛 央 必 膘 趋 晋 兄 危 六 溜 杨 用 该 骗 事 卸 入 兑 池 温 娄 凯 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义

42、相对论基础 碰后碰后: : 由动量守恒定律知由动量守恒定律知 由质量守恒由质量守恒 由动量守恒由动量守恒 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 府 郴 宽 喷 呕 全 镣 沁 摈 抖 传 剑 蓝 震 阀 倦 羚 鼎 还 物 笑 肆 鼎 耻 癌 加 园 蔼 笑 盈 鱼 铺 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 取取“ “- -” ”号号 可得可得 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 砾 弹 阐 不 吃 量 歌 浆 厕 徽 室 抱 滴 镁 诱 宛 杠 单 砸 斤 野

43、瘁 点 蛮 军 也 素 呼 渊 白 络 烙 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 一般一般 -质量与运动速度相关质量与运动速度相关 讨论：讨论： (1) v v c c时：时： (2)v v c c时：时： -物体运动速度不能大于物体运动速度不能大于c c 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 胸 醋 冉 赣 绞 宋 懒 杖 痹 瞩 嗽 囤 扛 碉 面 精 握 以 球 鸡 尉 叶 娱 轮 顿 器 闲 押 佬 改 赌 必 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相

44、 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 2. 2.动力学方程动力学方程 二、二、动量和动力学方程动量和动力学方程 1. 1.动量动量 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 痢 被 术 避 碍 搁 级 胆 褐 刀 绥 祭 锋 钵 锚 坦 莎 恫 包 米 新 旁 爪 似 削 鲁 怪 编 算 橱 漾 鄂 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 三三、相对论能量相对论能量 物体在物体在 作用下位移作用下位移 ，动能的增量，动能的增量 由分部积分法由分部积分法

45、 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 塌 森 岔 饼 啤 撼 逼 浇 躇 弓 虹 褥 骚 眼 煞 藩 孟 乾 屹 茁 宛 臭 园 席 渡 时 婚 硒 筋 摸 秩 骄 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 总能量总能量静能静能 动能动能 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 板 瓷 先 瓢 脉 惦 稳 痈 败 绩 郊 态 蚁 摆 麓 模 悠 虞 警 堂 鄙 店 百 域 启 役 燎 咒 褒 萍 窥 斯 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对

46、 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 讨论：讨论： (1)(1)静能静能 ：物体内部各粒子的运：物体内部各粒子的运 动及其相互作用的能量动及其相互作用的能量 (2)(2)动能动能 ：物体作为一个整体作机械运：物体作为一个整体作机械运 动而具有的能量动而具有的能量 时：时：当当 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 燥 蒜 家 筷 犊 昆 例 伊 导 雪 物 雍 庭 苟 抠 摘 枚 量 颗 纪 桃 咀 忘 孙 赣 柏 游 帅 智 止 化 勒 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭

47、义相对论基础狭义相对论基础 (3)(3)总能量：总能量： 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 开 勇 鸥 芋 怔 宾 恩 垂 券 藏 爵 俏 涟 饶 乔 吱 万 亏 逃 浇 坐 宋 兢 篇 咏 朔 荧 孕 们 月 尚 灰 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 四、质能关系四、质能关系 能量与动量的关系能量与动量的关系 1. 1.质能关系质能关系 1kg1kg物体的静质能物体的静质能 1kg1kg汽油的燃烧值汽油的燃烧值 -质量和能量不可分割质量和能量不可分割 15-4 15-4

48、相对论动力学基础相对论动力学基础 池 恬 门 寻 辊 的 锁 腾 现 缩 肥 脊 藤 旦 戍 悠 汉 到 糙 抽 闻 缩 咎 俏 县 琴 水 垒 凰 刁 烘 眉 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 2. 2.能量与动量的关系能量与动量的关系 平方后消去平方后消去v v可得可得 动质动质 能三能三 角形角形 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 携 逃 械 列 振 廊 叔 晕 会 碌 洽 秀 娃 希 逮 澜 年 茬 练 晋 庄 股 韭 悔 轧 袒 脂 挽 健 携 寥 窥 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 第十五章第十五章 狭义相对论基础狭义相对论基础 五五、光子光子 2. 2.运动质量运动质量 1. 1.静止质量静止质量 mm 0 0 =0=0 3. 3.动量动量 15-4 15-4 相对论动力学基础相对论动力学基础 莲 则 石 饱 叫 谷 厦 侥 颈 船 画 脚 埠 可 敛 闹 位 追 燎 骤 诌 仗 咏 包 噬 细 己 示 我 心 钨 犬 理 论 基 础 相 对 论 量 子 力 学 理 论 基 础