大学物理相对论基础-2.pptx

11/8/20241作者 余 虹1/1619德德国国物物理理学学家家考考夫夫曼曼（Kaufmann）利利用用镭镭放放射射性性衰衰变变中中 射射线线高高能能电电子子作作试试验验，发发觉觉随随速速度度增增加加，电电子子越越来来越越难难以以加加速速m 越来越大。越来越大。理论曲线理论曲线试验数据试验数据一一 、电子加速运动试验、电子加速运动试验第二宇宙速度第二宇宙速度 11.2 kms-1 第三宇宙速度第三宇宙速度 17.1 kms-1 高能粒子速度靠近高能粒子速度靠近 c6.5 相对论相对论 质量质量0 2 4 6 832111/8/20242作者 余 虹2/16二、二、粒子分裂试验粒子分裂试验S 静止静止M 分裂为质量相同、分别以分裂为质量相同、分别以 u 运动运动2粒。粒。在以在以u 速度沿分裂方向运动速度沿分裂方向运动S系中测量系中测量2粒子质量是否粒子质量是否依然相等？依然相等？动量守恒动量守恒11/8/20243作者 余 虹3/16一、相对论动力学基本方程一、相对论动力学基本方程1、动量、动量2、力、力6.6 相对论相对论 动力学动力学3、动能、动能11/8/20244作者 余 虹4/16加速电压加速电压铝靶热热 电电 偶偶 1、贝托齐极限速率试验贝托齐极限速率试验（1962年）年）经典力学认为：经典力学认为：物体速度没有上限。物体速度没有上限。试验曲线试验曲线二、相对论动能二、相对论动能经典理论曲线经典理论曲线11/8/20245作者 余 虹5/162、S.R.动能动能A=E k从物体静止开始从物体静止开始11/8/20246作者 余 虹6/16三、相对论三、相对论 质能关系质能关系总总 能能 量量静止能量静止能量动动 能能S.R.认为：外力作功动能增加，认为：外力作功动能增加，v 有上限有上限，m 无无上限；静止物体即使没有动能，不过依然蕴藏上限；静止物体即使没有动能，不过依然蕴藏着巨大潜能。着巨大潜能。1、S.R.质能关系质能关系11/8/20247作者 余 虹7/16mcc吸收前吸收前吸收后吸收后 系系统统总总动动量量S 系系 0 0S 系系 =m c22辐射试验、辐射试验S系系：粒粒子子静静止止、质质量量m；=cc 2个个频频率率为为 光子垂直光子垂直x 轴射入；轴射入；在在S系系测测量量 粒粒子子质质量量、能能量量改改变。变。11/8/20248作者 余 虹8/16例题：例题：核电站核电站年发电量年发电量100100亿度（亿度（=3.6=3.6 10101616J J），），假如可用核材料全部静止能量转化得到，计假如可用核材料全部静止能量转化得到，计算每年要消耗多少核材料？算每年要消耗多少核材料？解：解：烧煤需要烧煤需要4000吨吨秦山核电站秦山核电站 我国自行设计建造第我国自行设计建造第一座核电站第一台装机容量一座核电站第一台装机容量30万千瓦，万千瓦，1991年年2月月15日并网发电成功。日并网发电成功。大亚大亚湾核电站湾核电站资料资料11/8/20249作者 余 虹9/16中子中子氦核氦核质量亏损质量亏损结合能结合能+质子质子+平均质量平均质量合成合成 1 kg 氦可释放能量氦可释放能量3、核反应浅释核反应浅释0 40 80 120 160 200 2408642核聚变核聚变核裂变核裂变平均结合能平均结合能11/8/202410作者 余 虹10/16 1941年年12月月6日，美国总统日，美国总统罗斯福罗斯福依据依据爱爱因斯坦因斯坦思想，同意了代号思想，同意了代号“曼哈顿工程曼哈顿工程”研究项目。由研究项目。由奥本海默奥本海默领导了一批世界著领导了一批世界著名物理、化学、数学、气象学家和工程教名物理、化学、数学、气象学家和工程教授，进行原子弹研究。授，进行原子弹研究。1945年年7月月16日日5:30 第一颗原子弹爆炸。第一颗原子弹爆炸。我们要利用爱因斯坦公式为人类创造我们要利用爱因斯坦公式为人类创造更美好家园，而不是毁灭我们自己居更美好家园，而不是毁灭我们自己居住这颗行星。住这颗行星。开启天堂钥匙开启天堂钥匙也能打开地狱大门也能打开地狱大门11/8/202411作者 余 虹11/16四、四、动量和能量关系动量和能量关系四维动量四维动量 洛伦兹变换中不变量。洛伦兹变换中不变量。11/8/202412作者 余 虹12/16光子光子没有静止状态，所以没有静止状态，所以 m0=0依据量子理论依据量子理论11/8/202413作者 余 虹13/16练习题练习题 静止薄板，边长静止薄板，边长a ，质量，质量M0，分别在，分别在S、S系中讨论系中讨论其形状、边长、面积、质量、面密度同异。其形状、边长、面积、质量、面密度同异。相同：面积、质量、面密度相同：面积、质量、面密度不一样：形状、边长不一样：形状、边长11/8/202414作者 余 虹14/16例题；核聚变例题；核聚变反应前反应前反应后反应后质量亏损质量亏损释释放放能能量量1kg反应物反应物1 kg优质煤优质煤释放能量比较释放能量比较1千万倍千万倍！11/8/202415作者 余 虹15/16作者作者 余余 虹虹11/8/202416作者 余 虹16/16