Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004

Нажмите для полного просмотра!

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №2

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №3

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №4

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №5

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №6

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №7

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №8

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №9

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №10

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №11

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №12

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №13

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №14

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №15

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №16

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №17

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №18

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №19

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №20

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №21

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №22

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №23

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №24

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №25

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №26

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №27

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №28

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №29

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №30

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №31

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №32

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №33

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №34

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №35

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №36

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №37

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №38

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №39

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №40

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004, слайд №41

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004. Доклад-сообщение содержит 41 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Основы специальной теории относительности © В.Е.Фрадкин, 2004

Слайд 2

Описание слайда:

Домашнее задание № 1 Г.Н. Степанова. Физика-11, ч.1 стр. 130 – Введение § 28 – знать: В чем проявляется относительность механического движения Принцип относительности Галилея Суть и принцип опыта Майкельсона Постулаты СТО § 29 – знать: Смысл и формулы для кинематических следствий СТО

Слайд 3

Описание слайда:

Специальная (или частная) теория относительности (СТО) представляет собой современную физическую теорию пространства и времени. Наряду с квантовой механикой, СТО служит теоретической базой современной физики и техники. СТО часто называют релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией, – релятивистскими эффектами. Эти эффекты наиболее отчетливо проявляются при скоростях движения тел, близких к скорости света в вакууме c ≈ 3·108 м/с.

Слайд 4

Описание слайда:

Создатели СТО Специальная теория относительности была создана А. Эйнштейном (1905 г.). Предшественниками Эйнштейна, очень близко подошедшими к решению проблемы, были нидерландский физик Х. Лоренц и выдающийся французский физик А. Пуанкаре. Значительный вклад внесли Д. Лармор, Д.Фитцджеральд, математик Г. Минковский.

Слайд 5

Описание слайда:

Альберт Эйнштейн (Einstein) (14.III.1879–18.IV.1955) Физик-теоретик, один из основателей современной физики. Родился в Германии, с 1893 жил в Швейцарии, в 1933 эмигрировал в США. В 1905 вышла в свет его первая серьезная научная работа, посвященная броуновскому движению: «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории». В том же году вышла и другая работа Эйнштейна «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света». Вслед за Максом Планком он выдвинул предположение, что свет испускается и поглощается дискретно, и сумел объяснить фотоэффект. Эта работа была удостоена Нобелевской премии (1921). Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности, изложенная им впервые в 1905 году, в статье «К электродинамике движущихся тел».

Слайд 6

Описание слайда:

Хендрик Антон Лоренц (Lorentz) (18.VII.1853–4.II.1898) Нидерландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории. Работы в области электродинамики, термодинамики, оптики, теории излучения, атомной физики. Исходя из электромагнитной теории Максвелла–Герца и вводя в учение об электричестве атомистику, создал (1880–1909) классическую электронную теорию, основанную на анализе движений дискретных электрических зарядов. Вывел формулу, связывающую диэлектрическую проницаемость с плотностью диэлектрика, и зависимость показателя преломления вещества от его плотности (формула Лоренца–Лоренца), дал выражение для силы, действующей на движущийся заряд в магнитном поле (сила Лоренца), объяснил зависимость электропроводности вещества от теплопроводности, развил теорию дисперсии света.

Слайд 7

Описание слайда:

Анри Пуанкаре (Poincare) (29.IV.1854–17.VII.1912) Французский математик и физик. Основные труды по топологии, теории вероятностей, теории дифференциальных уравнений, теории автоморфных функций, неевклидовой геометрии. Занимался математической физикой, в частности теорией потенциала, теорией теплопроводности, а также решением различных задач по механики и астрономии.

Слайд 8

Описание слайда:

Принцип относительности и преобразования Галилея. законы динамики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Этот принцип означает, что законы динамики инвариантны (т. е. неизменны) относительно преобразований Галилея, которые позволяют вычислить координаты движущегося тела в одной инерциальной системе (K), если заданы координаты этого тела в другой инерциальной системе (K'). В частном случае, когда система K' движется со скоростью υ вдоль положительного направления оси x системы K преобразования Галилея имеют вид: x = x' + υxt, y = y', z = z', t = t'. В начальный момент оси координат обеих систем совпадают.

Слайд 9

Описание слайда:

Принцип относительности и преобразования Галилея. Следствие преобразований Галилея - закон преобразования скоростей при переходе от одной системы отсчета к другой: υx = υ'x + υ, υy = υ'y, υz = υ'z. Ускорения тела во всех инерциальных системах оказываются одинаковыми. Следовательно, уравнение движения классической механики не меняет своего вида при переходе от одной инерциальной системы к другой.

Слайд 10

Описание слайда:

Постулаты СТО В основе специальной теории относительности лежат два постулата (или принципа), сформулированные Эйнштейном в 1905 г. Эти принципы являются обобщением всей совокупности опытных фактов.

Слайд 11

Описание слайда:

Принцип относительности Эйнштейна: все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму.

Слайд 12

Описание слайда:

Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую.

Слайд 13

Описание слайда:

Принцип соответствия Н.Бора новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Ньютона, а только уточнила пределы ее применимости. Такая взаимосвязь между старой и новой, более общей теорией, включающей старую теорию как предельный случай, носит название принципа соответствия.

Слайд 14

Описание слайда:

Опыты Майкельсона и Морли Майкельсон (Michelson) Альберт (19.XII.1852–9.V.1931).Американский физик. В 1878–82 и 1924–26 провел измерения скорости света, долгое время остававшиеся непревзойденными по точности. В 1881 экспериментально доказал и совместно с Э. У. Морли (1885–87) подтвердил с большой точностью независимость скорости света от скорости движения Земли. Морли (Morley) Эдвард Уильямс (29.I.1839–1923) Американский физик. Наибольшую известность получили его работы в области интерферометрии, выполненные совместно с Майкельсоном. В химии же высшим достижением Морли было точное сравнение атомных масс элементов с массой атома водорода, за которое ученый был удостоен наград нескольких научных обществ.

Слайд 15

Описание слайда:

Принцип опыта Цель опыта – измерить скорость света относительно «эфирного ветра» (параллельно и перпендикулярно движению Земли).

Слайд 16

Описание слайда:

Идея опыта

Слайд 17

Описание слайда:

Преобразования Лоренца Кинематические формулы преобразования координат и времени в СТО называются преобразованиями Лоренца. Они были предложены в 1904 году еще до появления СТО как преобразования, относительно которых инвариантны уравнения электродинамики.

Слайд 18

Описание слайда:

Относительность одновременности события, являющиеся одновременными в одной ИСО, неодновременны в другой ИСО, движущейся относительно первой

Слайд 19

Описание слайда:

Относительность промежутков времени. Моменты наступлений событий в системе K' фиксируются по одним и тем же часам C, а в системе K – по двум синхронизованным пространственно-разнесенным часам C1 и C2. Система K' движется со скоростью υ в положительном направлении оси x системы K.

Слайд 20

Описание слайда:

Относительность промежутков времени.

Слайд 21

Описание слайда:

Пример если космонавты отправляются к звездной системе (и обратно), находящейся на расстоянии 500 световых лет от Земли, со скоростью v=0,9999c, то на это потребуется по их часам 14,1 года; в то время как на Земле пройдет 10 веков

Слайд 22

Описание слайда:

Относительность расстояний

Слайд 23

Описание слайда:

Относительность расстояний

Слайд 24

Описание слайда:

Домашнее задание № 2 Г.Н. Степанова. Физика-11, ч.1 § 30, 31 – знать: Формулу сложения скоростей и ее смысл. Формулу релятивистского импульса Формулы полной энергии и энергии покоя Связь энергии и импульса Понимать задачи и границы применимости СТО, принцип соответствия В помощь: Таблица «Подведем итоги» на стр. 146.

Слайд 25

Описание слайда:

Сложение скоростей Эти соотношения выражают релятивистский закон сложения скоростей для случая, когда частица движется параллельно относительной скорости систем отсчета K и K'.

Слайд 26

Описание слайда:

Сложение скоростей

Слайд 27

Описание слайда:

Импульс в СТО Уравнения классической механики Ньютона оказались неинвариантными относительно преобразований Лоренца, и поэтому СТО потребовала пересмотра и уточнения законов механики. В основу такого пересмотра Эйнштейн положил требования выполнимости закона сохранения импульса и закона сохранения энергии в замкнутых системах. Для этого оказалось необходимым изменить определение импульса тела. Релятивистский импульс тела с массой m, движущегося со скоростью записывается в виде

Слайд 28

Описание слайда:

Масса в СТО Масса m, входящая в выражение для импульса, есть фундаментальная характеристика частицы, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчета, а, следовательно, и от скорости ее движения. (Во многих учебниках прошлых лет ее было принято обозначать буквой m0 и называть массой покоя. Кроме того, вводилась так называемая релятивистская масса, зависящая от скорости движения тела. Современная физика постепенно отказывается от этой терминологии).

Слайд 29

Описание слайда:

Динамика СТО Основной закон релятивистской динамики материальной точки записывается так же, как и второй закон Ньютона, но только в СТО под понимается релятивистский импульс частицы:

Слайд 30

Описание слайда:

Энергия в СТО Вычисление кинетической энергии приводит к следующему выражению:

Слайд 31

Описание слайда:

Зависимость кинетической энергии от скорости Зависимость кинетической энергии от скорости для релятивистской (a) и классической (b) частиц. При υ

Слайд 32

Описание слайда:

Связь массы и энергии Утверждение о том, что находящаяся в покое масса m содержит огромный запас энергии получило разнообразные практические применения, включая использование ядерной энергии. Если масса частицы или системы частиц уменьшилась на Δm, то при этом должна выделиться энергия ΔE = Δm·c2.

Слайд 33

Описание слайда:

Связь массы и энергии Закон пропорциональности массы и энергии является одним из самых важных выводов СТО. Масса и энергия являются характеристиками материальных объектов.

Слайд 34

Описание слайда:

Связь энергии и импульса Отсюда следует, что для покоящихся частиц (p = 0) E = E0 = mc2.

Слайд 35

Описание слайда:

Безмассовые частицы Т.о. частица может иметь энергию и импульс, но не иметь массы (m = 0). Такие частицы называются безмассовыми. Для безмассовых частиц связь между энергией и импульсом выражается простым соотношением Е = pc. К безмассовым частицам относятся фотоны – кванты электромагнитного излучения и, возможно, нейтрино. Безмассовые частицы не могут существовать в состоянии покоя, во всех инерциальных системах отсчета они движутся с предельной скоростью c.

Слайд 36

Описание слайда:

Подведем итоги

Слайд 37

Описание слайда:

Задание 1 Два автомобиля движутся в противоположных направлениях со скоростями υ1 и υ2 относительно поверхности Земли. Чему равна скорость света от фар первого автомобиля в системе отсчета, связанной с другим автомобилем? c + (υ1 + υ2) c - (υ1 – υ2) c – (υ1 + υ2) c – (υ1 – υ2) c

Слайд 38

Описание слайда:

Задание 2 Панель дома массой 200 кг поднята на высоту 10 м. Как изменится при этом его масса? Не изменится Увеличится на 0,22∙10–12 кг Уменьшится на 0,22∙10–12 кг Для решения задачи не хватает данных

Слайд 39

Описание слайда:

Задание 3 Опыты по наблюдению спектра водорода, находящегося в спектральной трубке, выполнялись дважды. Первый раз на Земле, второй раз в космическом корабле, движущемся относительно Земли с постоянной скоростью. Наблюдаемые спектры одинаковы существенно различны сходны, но все спектральные линии сдвинуты друг относительно друга

Слайд 40

Описание слайда:

Задание 4 Рассчитайте отношение времени τ в системе отсчета, движущейся со скоростью υ = 1,5∙108 м/с относительно лабораторной системы отсчета, к собственному времени τ 0.

Слайд 41

Описание слайда:

Задание 5 Найдите скорость υ частицы, которой потребовалось бы на 2 года больше, чем световому импульсу, чтобы пройти расстояние в 6,0 световых лет до далекой звезды. Скорость частицы выразите в долях скорости света c.