高二物理竞赛第十八章相对论绪论课件

第十八章相对论教学基本要求一

了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理，以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式.二

了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间延缓的概念，了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异.三

理解狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的关系.概述(Summarize)19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。

正于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”“在已经基本建成的科学大厦中，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”

--开尔文--这两朵乌云是指什么呢？黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。普朗克量子力学的诞生相对论问世经典力学量子力学相对论微观领域高速领域今天来介绍相对论相对论---关于时空观及时空与物质关系的理论。相对论有狭义相对论广义相对论之分：关于惯性系时空观的理论；狭义相对论（specialrelativity）广义相对论（Generalrelativity）关于一般参照系及引力的理论；爱因斯坦——公众谓之人类最高智慧的象征爱因斯坦的主要科学贡献：

光的量子论、狭义相对论和广义相对论。阿尔伯特爱因斯坦1895年在瑞士阿劳州立中学学习。1900年他在瑞士苏黎世联邦工业大学毕业。1902年在伯尔尼的瑞士专利局被聘为三级技术员。1905年，爱因斯坦发表了六篇论文，提出了有划时代意义的“光的量子论”、“狭义相对论”和“布朗运动理论”。

1、狭义相对论

仅限于惯性参照系，特别对微观高速运动的粒子（1）狭义相对论的两个基本原理a、相对性原理b、光速不变原理（3）有关时空结构和物质、运动联系的一个时空观（2）洛伦兹变换（4）相对论动力学和电动力学（5）质能关系2、广义相对论（1）等效原理和广义相对性原理非惯性系处理成惯性参照系加速场和与引力场等效所有物理学规律对所有的参照系都成立（2）广义相对论揭示时空结构

与物质的统一性（3）天体物理的基本理论基础a、光束弯曲当光束通过引力场时，根据等效原理，它的轨道应当弯曲。例如：星光经过太阳边缘时，我们应当观察到光束的“位移”，这种位移只有在日蚀时才可能发现。星太阳月亮地球（4）广义相对论的实验验证b、引力红移原子或光子的振动可以看作是最简单的时钟。光子振动频率的变动使光束的颜色向光谱的红色端偏移，因此把它称为引力红移。

原子在引力大的地方发出的光波长变长，频率变短太阳是巨大的引力场的值：c、水星近日点的进动

行星实际上并不按椭圆运动，因为邻近天体的影响对这行星的运动产生摄动。举例：水星特别明显地表现在所谓近日点的进动上。按照开普勒的理论，行星每年都应通过同一个近日点。但由观察得知，这个轨道点的位置相对于不动的恒星每一百年约变化1o33’20”。水星太阳近日点水星太阳近日点14

如果把所有看得见的已知行星的影响都考虑在内，则我们得到的水星近日点进动的数值为每一百年约1°32′37″。牛顿万有定律预言的结果与天文观察的结果每一百年相差43″，产生原因未能获得解释。起初曾把这个现象归结