Специальная теория относительности

Содержание

Слайд 2

СТО

Теория относительности – физическая теория, рассматривающая пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических

СТО Теория относительности – физическая теория, рассматривающая пространственно-временные закономерности, справедливые для любых
процессов (не только механических).
Из преобразований Галилея следовало, что все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета (принцип относительности Галилея).

Слайд 3

СТО

Однако законы электродинамики находились в противоречии с преобразованиями Галилея.
Эйнштейн заменил преобразования

СТО Однако законы электродинамики находились в противоречии с преобразованиями Галилея. Эйнштейн заменил
Галилея преобразованиями Лоренца, что устранило кажущееся противоречие и позволило объяснить многие опыты по электродинамике и оптике.

Слайд 4

Постулаты Эйнштейна


В основу специальной теории относительности легли постулаты Эйнштейна:
1.    Все

Постулаты Эйнштейна В основу специальной теории относительности легли постулаты Эйнштейна: 1. Все
физические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета (принцип относительности Эйнштейна).
2. Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Слайд 5

Преобразования Галилея

Напомним преобразования Галилея

Преобразования Галилея Напомним преобразования Галилея

Слайд 6

Преобразования Лоренца

Получим преобразования Лоренца, опираясь на
постулаты Эйнштейна.
Учитывая однородность пространства и времени,

Преобразования Лоренца Получим преобразования Лоренца, опираясь на постулаты Эйнштейна. Учитывая однородность пространства

можно предположим, что новые преобразования
линейны, тогда
По принципу относительности все инерциальные
системы отсчета равноправны, следовательно,
можно записать

Слайд 7

Преобразования Лоренца

Пусть в момент , когда начала систем отсчета К и K’

Преобразования Лоренца Пусть в момент , когда начала систем отсчета К и
совпадали, произошла вспышка света. Тогда распространение света будет происходить по законам:
Следовательно,

Слайд 8

Преобразования Лоренца

Подставив значение из второго уравнения в первое, получим
,
откуда

Преобразования Лоренца Подставив значение из второго уравнения в первое, получим , откуда

Слайд 9

Преобразования Лоренца

Подставив значение в одну из формул
или
и решив полученное уравнение

Преобразования Лоренца Подставив значение в одну из формул или и решив полученное уравнение относительно t, получим
относительно t,
получим

Слайд 10

Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца приобретают вид

Преобразования Лоренца Преобразования Лоренца приобретают вид

Слайд 11

Принцип соответствия

Преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея при условии
Таким образом, механика

Принцип соответствия Преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея при условии Таким образом,
Ньютона является предельным случаем специальной теории относительности (принцип соответствия - новая теория, раскрывающая более глубоко физическую реальность, чем старая, включает последнюю как предельный (частный) случай).

Слайд 12

Следствия из преобразований Лоренца. Относительность одновременности.

Относительность одновременности: события, одновременные в одной системе

Следствия из преобразований Лоренца. Относительность одновременности. Относительность одновременности: события, одновременные в одной
отсчета не одновременны в другой.
Когда ,

Слайд 13

Следствия из преобразований Лоренца. Лоренцево сокращение длины.

Рассмотрим стержень, расположенный вдоль оси ,который

Следствия из преобразований Лоренца. Лоренцево сокращение длины. Рассмотрим стержень, расположенный вдоль оси
покоится в системе .
Длина стержня в системе называется собственной длиной.
Длина движущегося стержня меньше собственной длины

Слайд 14

Следствия из преобразований Лоренца. Длительность процессов.

Пусть в точке системы протекает процесс, длящийся

Следствия из преобразований Лоренца. Длительность процессов. Пусть в точке системы протекает процесс,

Найдем его длительность в системе

Слайд 15

Следствия из преобразований Лоренца. Длительность процессов.

В - системе длительность процесса больше, в

Следствия из преобразований Лоренца. Длительность процессов. В - системе длительность процесса больше,
этой системе он протекает медленнее
Время , отсчитанное по часам, движущимся вместе с телом, называется собственным временем. Оно всегда меньше времени, отсчитанного по часам, движущимся относительно тела.

Слайд 16

Интервал

Специальная теория относительности устанавливает связь пространства и времени, причем если время и

Интервал Специальная теория относительности устанавливает связь пространства и времени, причем если время
пространство относительны, то величина
,
названная интервалом, абсолютна, т.е. инвариантна

Слайд 17

Интервал

Интервал-это расстояние между двумя мировыми точками в едином четырехмерном пространстве. Бесконечно малый

Интервал Интервал-это расстояние между двумя мировыми точками в едином четырехмерном пространстве. Бесконечно
интервал является инвариантом
Четырехмерное пространство является псевдоэвклидовым, так как координатная и временная части входят в интервал с разными знаками.

Слайд 18

Релятивистский закон сложения скоростей

Классический закон сложения скоростей неприменим при изучении электромагнитных явлений.

Релятивистский закон сложения скоростей Классический закон сложения скоростей неприменим при изучении электромагнитных
Если воспользоваться преобразованиями Лоренца, то можно получить релятивистский закон сложения скоростей:

Слайд 19

Релятивистский закон сложения скоростей

Проекции скорости тела в системах К и К' соответственно

Релятивистский закон сложения скоростей Проекции скорости тела в системах К и К' соответственно равны:
равны:

Слайд 20

Релятивистский закон сложения скоростей

Дифференцируя преобразования Лоренца, найдем:

Релятивистский закон сложения скоростей Дифференцируя преобразования Лоренца, найдем:

Слайд 21

Релятивистский закон сложения скоростей

Разделим первые три равенства на последнее и учтем, что
получим

Релятивистский закон сложения скоростей Разделим первые три равенства на последнее и учтем, что получим

Слайд 22

Релятивистский закон сложения скоростей

Релятивистский закон сложения скоростей

Слайд 23

Энергия и импульс

Релятивистская энергия и релятивистский импульс будут определяться следующими выражениями:

Энергия и импульс Релятивистская энергия и релятивистский импульс будут определяться следующими выражениями:

Слайд 24

Уравнение динамики

Основное уравнение динамики

Уравнение динамики Основное уравнение динамики

Слайд 25

Закон взаимосвязи массы и энергии

Закон взаимосвязи массы и энергии был установлен Эйнштейном

Закон взаимосвязи массы и энергии Закон взаимосвязи массы и энергии был установлен
и является фундаментальным законом природы
-энергия покоя
-энергия движения

Слайд 26

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия релятивистской частицы определяется

Кинетическая энергия Кинетическая энергия релятивистской частицы определяется

Слайд 27

Связь между релятивистским импульсом и энергией

Запишем выражения для импульса и энергии и

Связь между релятивистским импульсом и энергией Запишем выражения для импульса и энергии
исключим из них скорость

Слайд 28

Связь между релятивистским импульсом и энергией

После преобразований получим
Можно записать еще одну формулу

Связь между релятивистским импульсом и энергией После преобразований получим Можно записать еще одну формулу

Слайд 29

Безмассовые частицы

Рассмотрим частицу, движущуюся со скоростью света .
Для такой частицы .

Безмассовые частицы Рассмотрим частицу, движущуюся со скоростью света . Для такой частицы
В соответствии с формулой
,
следовательно
Имя файла: Специальная-теория-относительности.pptx
Количество просмотров: 45
Количество скачиваний: 0