大连理工大学大学物理学相对论

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例5 在一种热核反应：中，

各种粒子的静止质量分别是

氘核（）：氚核（）：氦核（）：中子（）：求这一热核反应释放的能量。

n

He H H 10

423121

+→+kg

m D

27

103437.3−×=H 21

H 31kg m T

27100049.5−

×=He 4

2kg m He 27106425.6−×=n 1

kg m n 27106750.1−×=

欧洲核子中心

CERN

8

9

x y z

θ

0,,0=′=′=′v v v c 求S 系中的光速

S 系中的光速

c

c

d t 2=′Δt

Δθ

c

√c 2-u

22

/12

2

2

t u d t t u c c u u c

u u c tg Δ=Δ′Δ=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−=θu

阅读

2

d c

m 2

n c

m 2

p c

m

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【例】高能粒子碰撞中的资用能：可以用于粒子转化的能量。对于

(1)求当靶静止时的资用能；(2)求对撞时的资用能；(3)哪种碰撞更有效？

A 1+ A 2→B

设加速粒子的动能为E k （>>m c 2，粒子的静能）

解.简单反应，应用动量、能量守恒计算

阅读

阅读宇宙诞生后的百万分之几秒内，曾存在一种“夸克-胶子等离子体”物质。在夸克-胶子等离子体中，夸克和胶子等基本粒子处于自由状态。它们随宇宙的冷却结合成质子和中子等亚原子粒子，后者又形成原子核，最终产生原子以及今天的宇宙万物。

美国布鲁克海文国家实验室（BNL）通过金原子核对撞，试图获得夸克-胶子等离子体，并宣布找到了这种物质存在的新证据。

20

21

【例】两个静质量为m 的粒子A 1和A 2碰撞产生静质量为M （>>m ）的新粒子B 的反应为

A 1+ A 2→A 1+ A 2+ B

当所有产物粒子相对静止时，用于加速粒子的能量最小。求加速粒子的最小能量(1)靶A 2静止情况；(2)对撞情况。复杂反应，用反应前后不变量相等计算。

反应前的不变量在实验室系计算，反应后的不变量在粒子系计算。

解.阅读

25

大连理工大学

物理与光电工程学院

詹卫伸

26

狭义相对论内容总结

1 狭义相对论基本假设

（1）爱因斯坦相对性原理：

在一切惯性系中物理定律形式相同。

（2）光速不变原理：

在任何惯性系中，光在真空中的速率都相等。

真空中的光速率与光源的运动状态无关。

27

3 同时性的相对性

在某一惯性系中同时发生的两个事件，

在相对于此惯性系运动的另一惯性系中测量，

并不是同时发生的。

29

36

10 相对论能量

运动能量：

静止能量：

2

mc

E =2

00c

m E =

37

11 相对论能量守恒

常量==∑∑i

i

i

i c m E )(2

常量

=i

i m

38

12相对论动量能量关系

4

2

02

22c

m c P E +=

39

大连理工大学

物理与光电工程学院

詹卫伸

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狭义相对论

一、基本要求

1．理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假没。2．理解洛仑兹坐标变换。

了解狭义相对论中同时性的相对性，

长度收缩和时问膨胀的概念。

了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及二者的差异。

3．理解狭义相对论中质量和速度的关系、

质量和能量的关系，

并能用以分析、计算有关的简单问题。

☆

41

二、内容提要

1．经典力学的绝对时空观

伽里略相对性原理

一切彼此相对作匀速直线运动的诸

惯性系中的力学规律都是一样的。

即力学规律的数学形式都是相同的。

☆

42

2．狭义相对论的基本假设

爱因斯坦相对性原理

在一切惯性系中物理定律形式相同

光速不变原理

在任何一个惯性系中测得的真空中的光速都相等

☆

46

4．狭义相对论的时空观

“同时性”的相对性

在某一惯性系中同时发生的两个事件，

在相对于此惯性系运动的另一惯性系中测量，可能并不是同时发生的。

注意：

在某一惯性系中同一地点同时发生的两个事件，

在相对于此惯性系运动的另一惯性系中测量，

也是同时发生的。☆

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