2022-2023学年高二物理竞赛习题:狭义相对论小结(共15张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛习题:狭义相对论小结(共15张PPT)

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狭义相对论小结
2
狭义相对论小结
1. 狭义相对论的基本假设
2. 洛伦兹变换
(1) 相对性原理: 物理定律在所有惯性系中具有相同的形式。
(2) 光速不变原理:
时空坐标变换
速度变换
在所有惯性系中,光在真空中的传播速率具有相同的值c.
2
2
1
'
c
u
ut
x
x
-
-
=
y
y
=
'
z
z
=
'
2
2
2
1
'
c
u
x
c
u
t
t
-
-
=
2
1
c
u
u
x
x
x
v
v
v
-
-
=

=
'
y
v
2
2
2
1
1
c
u
c
u
x
y
v
v
-
-
=
'
z
v
2
2
2
1
1
c
u
c
u
x
z
v
v
-
-
3
3. 狭义相对论的时空观
(1) 同时性的相对性
(2) 时间膨胀
(3) 长度收缩
4. 狭义相对论的动力学基础
(1) 相对论质量
(2) 相对论动量
在一惯性系中同时而不同地发生的事件,在另一惯性系中必不同时。
2
2
0
1
c
m
p
v
v
-
=
v
v
2
2
0
1
)
(
c
m
m
v
v
-
=
2
2
0
1
c
u
L
L
-
=
1
2
t
t
-
=
t
2
2
0
1
c
u
-
=
t
0
t
>
4
(3) 相对论能量
(4) 相对论动力学基本方程:
(5) 相对论动力学能量守恒:
总能量:
静止能量:
相对论动能:
能量和动量关系
2
2
2
0
2
c
p
E
E
+
=
2
0
2
k
c
m
mc
E
-
=
2
0
0
c
m
E
=
2
mc
E
=
5
广义相对论简介:
等效原理;
引力红移;
6
有一个故事说,能够到达金字塔顶端的只有两种动物,一是雄鹰,靠自己的天赋和翅膀飞了上去。我们这儿有很多雄鹰式的人物,很多同学学习不需要太努力就能达到高峰。有很多同学身上充满了天赋,不需要学习就有这样的才能。所以,有天赋的人就像雄鹰。但是,大家也都知道,有另外一种动物,也到了金字塔的顶端。那就是蜗牛。蜗牛肯定只能是爬上去。从低下爬到上面可能要一个月、两个月,甚至一年、两年。在金字塔顶端,人们确实找到了蜗牛的痕迹。我相信蜗牛绝对不会一帆风顺地爬上去,一定会掉下来、再爬、掉下来、再爬。但是,蜗牛只要爬到金字塔顶端,它眼中所看到的世界,它收获的成就,跟雄鹰是一模一样的。所以,也许我们在座的同学有的是雄鹰,有的是蜗牛。有的是牛也许还没有爬到金字塔的顶端。但是只要你在爬,就足以给自己留下令生命感动的日子。
7
做出物理解释的观念可能会被彻底修改。”
“在我看来,很显然,我们还没有量子力学的
基本定律。
的修改,
理论。
我们现在正在使用的定律需要作重要
只有这样,才能使我们具有相对论性的
非常可能,
从现在的量子力学到将来的相
对论性量子力学的修改,
会象从玻尔理论到目前
的量子力学的那种修改一样剧烈。
当我们做出这
样剧烈的修改之后,
当然我们用统计计算对理论
狄拉克(1933,Nob)在 1972 年的一次关于
量子力学发展的会议上作的闭幕词中说道:
8
1930 年第六届索尔威会议
泡利
狄拉克
玻尔
居里夫人
朗之万
爱因斯坦
--- Albert Einstein
(1879-1955, German, Swiss, US)
Nobel Prize: 1921
(for photoelectric effect)
“Quantum mechanics: Real black magic calculus”
1999
--- Niels Bohr (1885-1962, Danish)
Nobel Prize: 1922
(for atomic model)
"And anyone who thinks they can talk about
quantum theory without feeling dizzy hasn't
yet understood the first thing about it."
--- Richard Feynman
(1918-1988, American)
Nobel Prize: 1965 (for QED)
“I think I can safely say that no one understands quantum mechanics”
12
黑体辐射
光电效应
康普顿效应
--------微观世界的现象
光的波粒二象性
氢原子模型
物质波理论
不确定关系
薛定谔方程
概率波
13
量子物理小结
斯特藩-玻耳兹曼定律
维恩位移定律
1. 黑体辐射
辐射公式:
光电效应方程:
红限频率:
3. 光电效应
遏止电压和光电子的最大初动能关系:
能量子:
2. 普朗克量子假设和辐射公式
hv
=
e
h
A
/
0
=
n
14
4. 光的波粒二象性(爱因斯坦光子理论)
光子的动量:
光子的能量:
5. 康普顿效应
康普顿散射公式:
电子的康普顿波长:
6. 氢原子光谱
波数公式:
辐射公式:
角动量量子化条件:
n
e
h
mc
=
=
2
l
h
mc
p
=
=
π
2
h
r=n
m
L
v
=
)
,
3
,
2
,
1
(
L
=
n
15
7. 微观粒子的波粒二象性和不确定关系
德布罗意波关系式:
不确定关系:
8. 薛定谔方程
定态薛定谔方程:
波函数Ψ 应满足单值、有限、连续等条件,薛定谔方程是量子力学的基本方程.
一维无限深势阱中的粒子:
v
m
h
p
h
=
=
l

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