Bài giảng Vật lý 2: Chương 4 - Lê Quang Nguyên

Bài giảng Vật lý 2: Chương 4 cung cấp cho người học những kiến thức về thuyết tương đối. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: hai tiên đề, các hệ quả, phép biến đổi lorentz, các hệ quả khác, động lượng và năng lượng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 2: Chương 4 - Lê Quang Nguyên Nội dung 1. Hai tiên đề 4. Các hệ quả khác 2. Các hệ quả a. Quan hệ nhân quả a. Thời gian dãn ra b. Sự bất biến của b. Chiều dài co ngắn khoảng không-thời Thuyết tương đối lại gian c. Tính tương đối c. Phép cộng vận tốc Biên soạn: Lê Quang Nguyên của sự đồng thời mới www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 3. Phép biến đổi 5. Động lượng và năng Lorentz lượng nguyenquangle59@yahoo.com 1. Hai tiên đề – 1 1. Hai tiên đề – 2 • Nguyên lý tương đối Galilei: các hiện tượng cơ học diễn ra như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính. • Tiên đề 1 mở rộng nguyên lý tương đối cho mọi hiện tượng vật lý. A. Einstein (1905) • Thí nghiệm Michelson-Morley (1887): đo sự • Các hiện tượng vật lý diễn ra như nhau trong phụ thuộc của vận tốc ánh sáng vào trạng thái mọi hệ quy chiếu quán tính. chuyển động của nguồn nhưng thất bại. • Vận tốc của ánh sáng trong chân không là một • Do đó đã xác nhận tiên đề 2. hằng số (c = 3.108 m/s), không phụ thuộc vào hệ quy chiếu và phương truyền. 2a. Thời gian dãn ra – 1 2a. Thời gian dãn ra – 2 • Trong hqc nhìn thấy đồng hồ chuyển động với • Xét một đồng hồ ánh sáng, vận tốc V : ( c∆t )2 = (V ∆t )2 + ( c∆t )2 0 • Một “tích tắc” là một lần ánh sáng đi từ dưới lên trên và phản xạ trở về. • Trong hệ quy chiếu gắn liền với L đồng hồ, cΔt/2 • thời gian của một “tích tắc” là: cΔt0/2 2L ∆t 0 = c VΔt/2 2a. Thời gian dãn ra – 3 2a. Thời gian dãn ra – 4 • Vậy đối với quan sát viên nhìn thấy đồng hồ • Khi hai biến cố xảy ra tại cùng một nơi trong chuyển động, một tích tắc của đồng hồ là: một hệ quy chiếu quán tính, ∆t 0 1 • khoảng thời gian giữa chúng, đo trong hqc ấy, ∆t = γ≡ >1 được gọi là thời gian riêng (Δt0). 1 −V c 2 2 1 −V c 2 2 • Khoảng thời gian giữa hai biến cố đó, đo trong ∆t > ∆t 0 mọi hệ quy chiếu khác, đều lớn hơn thời gian riêng: • Theo quan sát viên nhìn thấy đồng hồ chuyển động, đồng hồ có nhịp điệu dãn ra. ∆t 0 ∆t = ≡ γ∆t 0 Minh họa. • Mọi đồng hồ khác cũng vậy. (Theo tiên đề 1) 1 − v2 c 2 • v là vận tốc giữa hai hệ quy chiếu. 2a. Thời gian dãn ra – 5 2a. Thời gian dãn ra – 6 • Chuyện Từ Thức thời hiện đại. • Hạt muon đứng yên có thời gian sống là Δt0 = • Từ Thức du hành đến một ngôi sao xa với vận 2,200 μs. tốc V = 0,9996c. Sau 3 năm thì trở về. • Khi chuyển động với vận tốc V = 0,9994c, thời • Theo người trên Trái Đất thì thời gian của gian sống của muon sẽ dài ra. chuyến du hành là: ∆t = γ∆t 0 β = V c = 0,9994 γ =1 1 − β 2 = 28,87 γ =1 1 − ( 0,9996 ) = 35,36 2 ∆t = γ∆t 0 = ( 28,87 )( 2,200 µ s ) = 63,51 µ s ∆t = (35,36 )(3n ) = 106,1n • Điều này đ ...