相对论第一讲：狭义相对论

《相对论第一讲：狭义相对论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相对论第一讲：狭义相对论（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、相对论第四十九讲：第四章 狭义相对论相对论是有关时空和引力的基本理论，重要由阿尔伯特爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。狭义相对论（1905）：是有关时空的理论。其推论之一：其应用是核反映所释放出的巨大能量。广义相对论（1916）：是有关引力的理论。其预言之一：黑洞，弯曲空间，引力透镜等。与有些天文观测到的现象符合。4.1 爱因斯坦基本假设导致两个基本原理的建立一、相对性原理：物理定律在一切惯性系中都是等价的。爱因斯坦是在由伽利略相对性原理力学定律在一切惯性系中都是等价的基本上提出第一种基本假设的，后经实验证明而成为原理的。二

2、、光速不变原理：在真空中的光速是常数，它与光源或观测者与否运动无关，即它不依赖于惯性系的选择。 迈克尔逊莫雷实验，是寻找“以太”，测量光速，其实验是失败的！爱因斯坦是在其实验的基本上提出第二个基本假设的，后经实验证明而成为原理的。两个基本原理是狭义相对论的基本。*4.2 洛伦兹变换 伽利略变换一、正变换式：二、逆变换式：三、洛伦兹速度变换式：1、速度正变换式：2、速度逆变换式：例题：已知： 求：解：洛： 与实验相符。伽： 与实验不相符。4.3 狭义相对论时空观一、同步的相对性：同步是相对的，与选择的参照系有关。二、时间膨胀（时间的延缓） 三、长度收缩（长度变短） 习题1：宇宙飞船相对于地面以速

3、度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一种光讯号，通过Dt(飞船上的钟)时间后，被尾部的接受器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c表达真空中光速) (A) cDt (B) vDt (C) (D) 习题2：有下列几种说法： (1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的 (2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关 (3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相似若问其中哪些说法是对的的, 答案是 (A) 只有(1)、(2)是对的的 (B) 只有(1)、(3)是对的的 (C) 只有(2)、(3)是对的的 (D) 三种说法都是对的的 习题3：在某地发生两件

4、事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是(c表达真空中光速) (A) (4/5) c (B) (3/5) c (C) (2/5) c (D) (1/5) c 习题4：狭义相对论的两条基本原理中，相对性原理说的是_； 光速不变原理说的是_ 答案：一切彼此相对作匀速直线运动的惯性系对于物理学定律都是等价的 2分 一切惯性系中，真空中的光速都是相等的 2分习题5： p+介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.610-8 s，如果它相对于实验室以0.8 c (c为真空中光速)的速率运动，那么实验室坐标系中测得的

5、p+介子的寿命是_s.答案： 4.3310-83分习题6：一艘宇宙飞船的船身固有长度为L0 =90 m，相对于地面以0.8 c (c为真空中光速)的匀速度在地面观测站的上空飞过 (1) 观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ (2) 宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？ 解：(1) 观测站测得飞船船身的长度为 54 m 则 Dt1 = L/v =2.2510-7 s 3分 (2) 宇航员测得飞船船身的长度为L0，则 Dt2 = L0/v =3.7510-7 s 2分习题7：假定在实验室中测得静止在实验室中的m+子(不稳定的粒子)的寿命为 2.210-6 m，而当它相对于实验室运

6、动时实验室中测得它的寿命为1.6310-6 s试问：这两个测量成果符合相对论的什么结论？m+子相对于实验室的速度是真空中光速c的多少倍？ . 解：它符合相对论的时间膨胀(或运动时钟变慢)的结论 2分 设m+子相对于实验室的速度为v m+子的固有寿命t0 =2.210-6 s m+子相对实验室作匀速运动时的寿命t0 =1.6310-5 s准时间膨胀公式： 移项整顿得： = 0.99c 3分习题8：一隧道长为L，宽为d，高为h，拱顶为半圆，如图所示设想一列车以极高的速度v沿隧道长度方向通过隧道，若从列车上观测， (1) 隧道的尺寸如何？ (2) 设列车的长度为l0，它所有通过隧道的时间是多少？ 解：(1) 从列车上观测，隧道的长度缩短，其他尺寸均不变。 2分隧道长度为 2分 (2) 从列车上观测，隧道以速度v通过列车，它通过列车全长所需时间为 3分这也即列车所有通过隧道的时间. 小结：两个基本原理，洛伦兹变换，狭义相对论时空观作业：P预习：