五 青岛科技大学 大学物理讲义
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相对论的时空观 1)时间延缓是一种相对效应 注意2)时间的流逝不是绝对的,运动将改变 W时间的进程(例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等)。 3)<<C时,△t≈△t 狭义相对论的时空观 1)两个事件在不同的惯性系看来,它们的空间关系 是相对的,时间关系也是相对的,只有将空间和时 间联系在一起才有意义。 2)时一空不互相独立,而是不可分割的整体。 3)光速C是建立不同惯性系间时空变换的纽带。 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 狭义相对论的时空观 1） 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系 是相对的，时间关系也是相对的，只有将空间和时 间联系在一起才有意义。 2）时—空不互相独立，而是不可分割的整体。 3）光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带。 3） v c 时，t t ' 。 1）时间延缓是一种相对效应 。 2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变 时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等 ）。 注意 一 相对论的时空观
例1设想有一光子火箭以=0.95c速率相 对地球作直线运动,若火箭上宇航员的计时器记录 他观测星云用去10min,则地球上的观察者测得此 事用去多少时间? 解:设火箭为S系、地球为S系 △t'=10min △t 10 △t min= 32.01 min 1-B2V1-095 2 运动的钟似乎走慢了。 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 例1 设想有一光子火箭以 速率相 对地球作直线运动 ，若火箭上宇航员的计时器记录 他观测星云用去 10 min , 则地球上的观察者测得此 事用去多少时间 ？ v 0.95c min 32.01min 1 0.95 10 1 ' 2 2 t t 运动的钟似乎走慢了。 解: 设火箭为 S' 系、地球为 S 系 t ' 10 min
相对论时空观的质量与动量 绝对时空观 相对论时空观 空间变 x=x-vt x'=r(r-ut 换关系 时间变 t=t X 换关系 质量变 换关系 m= n 1=ym1 动量变 换关系 p -mv=. p=mo=roo 静质量mo:物体相对于惯性系静止时的质量。 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 二 相对论时空观的质量与动量 绝对时空观 相对论时空观 空间变 换关系 2 t ' t x c v x ' x vt 2 t ' t x c v x ' (x vt) 时间变 换关系 质量变 换关系 m m0 m m0 动量变 换关系 0 p m m v v 0 p m m v v 静质量m0 ：物体相对于惯性系静止时的质量
狭义相对论力学的基本方程 F=①/d da dm )=m+7 dt dt B 2 dt dt da 当mo dt 当℃→c时,dm/dt急剧增加,而a→0, 所以光速C为物体的极限速度。 ◆相对论动量守恒定律 当>F=0时, ∑ m10 不变 B 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 三 狭义相对论力学的基本方程 ) 1 ( d d d d 2 0 v m t t p F 相对论动量守恒定律 t m t m d d d d v v 当 时， 急剧增加 ,而 ， 所以光速 C 为物体的极限速度。 v c dm dt a 0 i i i i i i i m F p 2 0 1 0 v 当 时， 不变。 t c m m F m d d 0 v v 当 时
四质量与能量的关系 2 Mc nc orc (/ =mnC-+-m0+… 2 相对论质能关系 E=mc=moC+ EK 「质能关系预言:物质的质量就是能量的一种储藏。 爱因斯坦认为(1905) 懒惰性惯性( inertia)物体的懒惰性就是物 活泼性能量( ener)体活泼性的度量 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 四 质量与能量的关系 2 2 m 0 c m c 2 0 2 1 ( / ) m c c v 2 2 0 0 1 2 m c m v k 2 0 2 相对论质能关系 E mc m c E 爱因斯坦认为（1905） 懒惰性 惯性 ( inertia ) 活泼性 能量 ( energy ) 物体的懒惰性就是物 体活泼性的度量 。 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏
相对论质能关系 E=mc=moC+EK ◆静能mC-:物体静止时所具有的能量。 电子的静质量 0.911×10-30 电子的静能m2C=8.19×10J=0.51MeV 质子的静质量 1.673×10kg 质子的静能 1.503×100J=938MeV 1千克的物体所包含的静能=9×106J 1千克汽油的燃烧值为4.6×10焦耳。 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 电子的静质量 0.911 10 kg 30 0 m 8.19 10 J 0.511MeV 2 14 0 电子的静能 m c 1.503 10 J 938MeV 2 10 0 质子的静能 m c k 2 0 2 相对论质能关系 E mc m c E 1千克的物体所包含的静能 9 10 J 16 1千克汽油的燃烧值为 焦耳。 7 4.610 静能 ：物体静止时所具有的能量。 2 0 m c 质子的静质量 1.673 10 kg 27 0 m
例2:在一种热核反应中,各种粒子的静质量如下: H+H→2He+n求:反应释放的能量 氘核(H)mD=33437×1027kg 氚核(H m7r=50449×10-27 氦核(2He)m1:=6.6425×10-kg 27 中子(on)mn=1.6750×10-kg g 0.0311×102 反应质量亏损△M=(m1b+m)-(m1 g 释放能量△E=△mC4=2799×10-12J △E 1kg核燃料释放能量 =3.35×10(J/kg) mo+m 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 例2：在一种热核反应中，各种粒子的静质量如下： 2 1 H 3 1H 4 2 He 0 1 n 求：反应释放的能量。 ( H) 3.3437 10 kg 27 D 2 1 m ( H) 5.0449 10 kg 27 T 3 1 m ( He) 6.6425 10 kg 27 He 4 2 m ( n) 1.6750 10 kg 27 n 1 0 m 氘核 氚核 氦核 中子 0.0311 10 (kg) 27 Δ ( ) ( ) 反应质量亏损 m0 mD mT mHe mn 2.799 10 J 2 12 释放能量 E mc 1 kg 核燃料释放能量 3.35 10 (J/kg) Δ 14 D T m m E
>锂原子的核反应 +Ek E=mc=moc+ 3Li+1H→Be→4He+2He e 两O粒子所具有的总动能 H △EL=17.3Mev 两粒子质量比静质量增加 2He △E1 △ =308×10kg=001855u 实验测量m1=1.00783u 7.01601u e=400260u△m=0.01864u 理论计算和实验结果相符。1u=1.66×102kg 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 Ø 锂原子的核反应 Li H Be He He 4 2 4 2 8 4 1 1 7 3 两α 粒子所具有的总动能 Ek 17.3MeV 3.08 10 kg 0.01855u 29 2 k c E m 两α 粒子质量比静质量增加 m 0.01864u mH 1.00783u 7.01601u mLi H 4.00260u m e 理论计算和实验结果相符。 实验测量 H 1 1 Li 3 7 He 4 2 He 4 2 1u 1.66 10 kg 27 k 2 0 2 E mc m c E
物理意义 E=mc2△E=(△m)c 惯性质量的增加和能量的增加相联系,质量的 大小应标志着能量的大小,这是相对论的又一极其 重要的推论 相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理 论基础,这是一个具有划时代的意义的理论公式。 青岛科技大学 大学物理讲义
青岛科技大学 大学物理讲义 物理意义 2 E mc 2 E (m)c 惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的 大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其 重要的推论。 相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理 论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式