ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2021
Просмотров: 1603
Скачиваний: 1
Согласно
принципу
относительности
Галилея
законы
механики
остаются
неизменными
во
всех
инерциальных
системах
отсчета
,
движущихся
с
постоянной
скоростью
v
друг
относительно
друга
.
Для
того
,
чтобы
выразить
положение
тела
в
одной
из
этих
систем
отсчета
через
координаты
другой
системы
отсчета
,
используют
преобразования
Галилея
.
Если
система
x'
,
y'
,
z'
,
t'
движется
относительно
неподвижной
системы
x
,
y
,
z
,
t
со
скоростью
v
,
направленной
вдоль
оси
z
,
то
связь
между
пространственными
и
временными
координатами
при
переходе
от
одной
системы
к
другой
в
механике
Ньютона
описывается
с
помощью
преобразований
Галилея
.
Расстояние
является
характеристикой
пространства
.
Длительность
(
временной
промежуток
между
двумя
событиями
)
является
характеристикой
времени
.
Следовательно
,
скорость
связывает
понятия
пространства
и
времени
.
Событие
описывается
четырьмя
переменными
:
три
определяют
положение
тела
в
пространстве
,
четвертая
—
во
времени
.
В
механике
Ньютона
время
является
абсолютной
величиной
,
не
зависящей
от
системы
отсчета
—
одинаковой
во
всех
системах
отсчета
.
Казалось
очевидным
,
что
расстояние
между
двумя
точками
в
пространстве
в
данный
момент
времени
является
абсолютной
величиной
,
не
зависящей
от
способа
наблюдения
.
То
же
самое
относилось
и
к интервалу
времени
между
двумя
событиями
.
Однако
такой
способ
описания
оказался
непригодным
для
описания
электромагнитных
явлений
.
Разрешение
этой
проблемы
привело
к
созданию
специальной
теории
относительности
.
Математической
основой
специальной
теории
относительности
является
преобразование
Лоренца
.
Полная
энергия
E
и
импульс
P
частицы
зависят
от
системы
отсчета
.
Если
энергия
E
и
импульс
P
измеряются
в
двух
различных
системах
,
движущихся
друг
относительно
друга
,
то
энергия
и
импульс
будут
иметь
в
этих
системах
различные
значения
.
Однако
величина
E
2
–
p
2
c
2
будет
в
обоих
системах
одинаковой
.
Она
является
лоренцевым
инвариантом
.
Полная
энергия
E
,
импульс
P
и
масса
M
связаны
соотношением
.
2
2 2
2 4
E
p c
m c
−
=
Масса
не
изменяется
при
переходе
от
одной
инерциальной
системы
отсчета
к
другой
.
Принцип
Принцип
относительности
относительности
Пример
Пример
Определить скорость частицы
V
,
кинетическая
энергия которой равна её энергии покоя
.
_________________
Полная энергия релятивистской частицы
В случае
T = mc
2
,
получаем
откуда
c = 0.87 c.
2
2
2
2
2
1- /
mc
mc
v c
=
2
2
2
2
1- /
mc
E T mc
v c
= +
=
3
2
V
=
Пример
Пример
Рассчитать время жизни мюона с
кинетической энергией
T
>
mc
2
(
m
-
масса
мюона
)
______________
Используя релятивистские соотношения
для полной энергии
Е
,
кинетической
энергии
Т
и импульса
Р
Е
2
=
с
2
р
2
+
m
2
с
4
T
=
E
–
mc
2
2
2
1- /
mv
p
v c
=
Получим
-6
2 10 c.
τ
≈ ⋅
2
2
2
2
1-
/
lab
T mc
mc
v c
τ
τ
τ
+
=
≈ ⋅
Зачем
Зачем
нужны
нужны
ускорители
ускорители
?
?
2
2
2
2 4
,
E
c p
m c
p
=
=
+
Ускорители
Ускорители
Основными источниками пробных частиц в
субатомных экспериментах являются ускорители
.
Атомные ядра и частицы занимают очень малые
области пространства
,
Исследование таких масштабов
требует высокой разрешающей способности пучка
,
обеспечивающей взаимодействие пробной частицы с
отдельным микрообъектом
.
Чем меньше
микрообъект
,
тем он прочнее и проведение
экспериментов с перестройкой или разрушением
внутренней структуры такого объекта также требует
большей энергии
.
Зная размеры изучаемого объекта
,
легко оценить энергию пробных частиц
,
необходимую
,
для его изучения
.
Длина волны пробных частиц зависит
от её импульса и дается формулой де Бройля
.
2
2
200
М эВ Ф м
(
М эВ
)
h
с
p
E
Е
π
π
λ
⋅
⋅
=
≈
≈