Принцип относительности Эйнштейна icon

Принцип относительности Эйнштейна



НазваниеПринцип относительности Эйнштейна
Дата конвертации20.08.2012
Размер78.3 Kb.
ТипРеферат
Принцип относительности Эйнштейна


Средняя школа №6Реферат по физикена тему:ПринципотносительностиЭйнштейнаученика 11 класса «М»Клина РоманаХимки — 1998 г.СодержаниеБиография Альберта Эйнштейна 3Относительность одновременности событий 4Преобразования Лоренца 5Зависимость массы тела от скорости 5Закон взаимосвязи массы и энергии 7Значение теории относительности 8Список использованной литературы: 9 Биография Альберта Эйнштейна (1879-1955) Выдающийся физик, создатель теории относительности, один из создателейквантовой теории и статистической физики. Родился в Германии, в городе Ульме. С 14 лет вместе с семьей жил вШвейцарии, где в 1900 г. окончил Цюрихский политехникум. В 1902-1909 гг.служил экспертом патентного бюро в Берне. В эти годы Эйнштейн создалспециальную теорию относительности, выполнил исследования по статистическойфизике, броуновскому движению, теории излучения и др. Работы Эйнштейнаполучили известность, и в 1909 г. он был избран профессором Цюрихскогоуниверситета, а затем — Немецкого университета в Праге. В 1914 г. Эйнштейнбыл приглашен преподавать в Берлинский университет. В период своей жизни вБерлине он завершил создание общей теории относительности, развил квантовуютеорию излучения. За открытие законов фотоэффекта и работы в областитеоретической физики Эйнштейн получил в 1921 г. Нобелевскую премию. В 1933г. после прихода к власти в Германии фашистов Эйнштейн эмигрировал в США, вПринстон, где он до конца жизни работал в Институте высших исследований. В 1905 г. была опубликована специальная теория относительности —механика и электродинамика тел, движущихся со скоростями, близкими кскорости света. Тогда же Эйнштейн открыл закон взаимосвязи массы и энергии (Е=mc2),который лежит в основе всей ядерной энергетики. Ученый внес большой вклад в развитие квантовой теории. В его теориифотоэффекта свет рассматривается как поток квантов (фотонов). Существованиефотонов было подтверждено в 1923 г. в экспериментах американского физика А.Комптона. Эйнштейн установил основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), покоторому каждый поглощенный квант света вызывает одну элементарнуюфотохимическую реакцию. В 1916 г. он теоретически предсказал явлениеиндуцированного (вынужденного) излучения атомов, лежащее в основе квантовойэлектроники. Вершиной научного творчества Эйнштейна стала общая теорияотносительности, завершенная им к 1916 г. Идеи Эйнштейна изменилигосподствовавшие в физике со времен Ньютона механистические взгляды напространство, время и тяготение и привели к новой материалистическойкартине мира. Ученый работал и над созданием единой теории поля, объединяющейгравитационные и электромагнитные взаимодействия. Научные труды Эйнштейнасыграли большую роль в развитии современной физики - квантовойэлектродинамики, атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц,космологии, астрофизики. А. Эйнштейн был членом многих академий мира и научных обществ. В 1926г. его избрали почетным членом Академии наук СССР.
Относительность одновременности событий В механике Ньютона одновременность двух событий абсолютна и не зависитот системы отсчёта. Это значит, что если два события происходят в системе Kв моменты времени t и t1, а в системе K’ соответственно в моменты времениt’ и t’1 , то поскольку t=t’, промежуток времени между двумя событиямиодинаков в обеих системах отсчёта [pic] В отличие от классической механики, в специальной теорииотносительности одновременность двух событий, происходящих в разных точкахпространства, относительна: события, одновременные в одной инерциальнойсистеме отсчёта, не одновременны в других инерциальных системах[1],движущихся относительно первой. На рисунке (см. ниже) расположена схемаэксперимента, который это иллюстрирует. Система отсчета K связана с Землёй,система K’ — с вагоном, движущимся относительно Земли прямолинейно иравномерно со скоростью v. На Земле и в вагоне отмечены точки А, М, В исоответственно А’, M’ и В’, причем АМ=МВ и А’M’=M’B’. В момент, когдауказанные точки совпадают, в точках А и В происходят события — ударяют двемолнии. В системе К сигналы от обоих вспышек придут в точку М одновременно,так как АМ=МВ, и скорость света одинакова во всех направлениях. В системеК’, связанной с вагоном, сигнал из точки В’ придет в точку M’ раньше, чемиз точки А’, ибо скорость света одинакова во всех направлениях, но М’движется навстречу сигналу пущенному из точки B’ и удаляется от сигнала,пущенного из точки А’. Значит, события в точках А’ и B’ не одновременны:события в точке B’ произошло раньше, чем в точке A’. Если бы вагон двигалсяв обратном направлении, то получился бы обратный результат.[pic] Понятие одновременности пространственно разделенных событийотносительно. Из постулатов теории относительности и существования конечнойскорости распространения сигналов следует, что в разных инерциальныхсистемах отсчёта время протекает по-разному. Преобразования Лоренца В соответствии с двумя постулатами специальной теории относительностимежду координатами и временем в двух инерциальных системах К и К'существуют отношения, которые называются преобразованиями Лоренца. В простейшем случае, когда система К’ движется относительно системы Ксо скоростью v так, как показано на рисунке (см ниже), преобразованияЛоренца для координат и времени имеют следующий вид: [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic]. Из преобразований Лоренца вытекает тесная связь междупространственными и временными координатами в теории относительности; нетолько пространственные координаты зависят от времени (как в кинематике),но и время в обеих системах отсчёта зависит от пространственных координат,а также от скорости [pic] движения системы отсчёта K’. Формулы преобразований Лоренца переходят в формулы кинематики приv/c<<1. В этом случае [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic].Переход формул теории относительности в формулы кинематики при условии v/c<<1 является проверкой справедливости этих формул. Зависимость массы тела от скорости Зависимость свойств пространства и времени от движения системыотсчета приводит к тому, что сохраняющейся при любых взаимодействиях телявляется величина [pic],называемая релятивистским импульсом, а не классический импульс. Классический закон сложения скоростей и классический закон сохраненияимпульса являются частными случаями универсальных релятивистских законов ивыполняются только при значениях скоростей, значительно меньших скоростисвета в вакууме.Релятивистский импульс тела можно рассматривать как произведениерелятивистской массы т тела на скорость его движения. Релятивистская массат тела возрастает с увеличением скорости по закону [pic], где [pic] — масса покоя тела, [pic] — скорость его движения. Возрастание массы тела с увеличением скорости приводит к тому, что ниодно тело с массой покоя, не равной нулю, не может достигнуть скорости,равной скорости света в вакууме, или превысить эту скорость. Скорость[pic], большая [pic], приводит для обычных частиц к мнимой массе и мнимомуимпульсу, что физически бессмысленно. Зависимость массы от скоростиначинает сказываться лишь при скоростях, весьма близких к [pic](См рисунок№2). Приведённые в этом пункте формулы неприменимы к фотону, так как у негоотсутствует масса покоя ([pic]). Фотон всегда движется со скоростью, равнойскорости света в вакууме, и является ультрарелятивистской частицей. Тем неменее, отсюда не следует постоянство скорости света во всех веществах. При [pic] выражение для импульса переходит в то, которое используетсяв механике Ньютона [pic], где под [pic] понимается масса покоя ([pic]), ибопри [pic] различие [pic]и [pic]несущественно. [pic] Рисунок №2 Закон взаимосвязи массы и энергии Полная энергия Е тела (или частицы) пропорциональна релятивистской массе [pic](закон взаимосвязи массы и энергии): [pic], где с - скорость света в вакууме. Релятивистская масса зависит от скорости [pic], с которой тело (частица) движется в данной системе отсчета. Поэтому полная энергия различна в разных системах отсчета[2]. Наименьшей энергией [pic]тело (частица) обладает в системе отсчета, относительно которой оно покоится ([pic]). Энергия [pic] называется собственной энергией или энергией покоя тела (частицы): [pic]. Энергия покоя тела является его внутренней энергией Она состоит изсуммы энергий покоя всех частиц тела [pic], кинетической энергии всехчастиц относительно общего центра масс и потенциальной энергии ихвзаимодействия. Поэтому [pic] и [pic]где [pic]— масса покоя [pic]- й частицы. В релятивистской механике несправедлив закон сохранения массы покоя.Например, масса покоя [pic] атомного ядра меньше, чем сумма собственныхмасс частиц, входящих в ядро. Наоборот масса [pic]покоя частицы, способнойк самопроизвольному распаду, больше суммы собственных масс продуктовраспада [pic] и [pic]: [pic]. Несохранение массы покоя не означает нарушения закона сохранениямассы вообще. В теории относительности справедлив закон сохранениярелятивистской массы. Он вытекает из формулы закона взаимосвязи массы иэнергии [pic]. В изолированной системе тел сохраняется полная энергия.Следовательно, сохраняется и релятивистская масса. В теории относительностизаконы сохранения энергии и релятивистской массы взаимосвязаны ипредставляют собой единый закон сохранения массы и энергии. Однако из этогозаконаотнюдь не следует возможность преобразования массы в энергию и обратно.Масса и энергия представляют собой два качественно различных свойстваматерии, отнюдь не «эквивалентных» друг другу. Ни один из известных опытныхфактов не дает оснований для вывода о «переходе массы в энергию».Превращение энергии системы из одной формы в другую сопровождаетсяпревращением массы. Например, в явлении рождения и уничтожения парыэлектрон — позитрон, в полном соответствии с законом сохранениярелятивистской массы и энергии, масса не переходит в энергию. Масса покоячастиц (электрона ипозитрона) преобразуется в массу фотонов, то есть в массу электромагнитногополя. Гипотеза Эйнштейна о существовании собственной энергии телаподтверждается многочисленными экспериментами. На основе использованиязакона взаимосвязи массы и энергии ведутся расчеты выхода энергии вразличных ядерных энергетических установках.Значение теории относительностиСорок - пятьдесят лет назад можно было наблюдать очень большой интерес ктеории относительности со стороны широких кругов несмотря на то, что тогдав книгах и статьях по теории относительности речь шла об очень далеких отповседневного опыта и очень абстрактных вещах. Широкие круги проявилиудивительное чутье, они чувствовали, что теория, с такой смелостьюпосягнувшая на основные представления о пространстве и времени, не может непривести при своем развитии и применении к очень глубоким и широкимпроизводственно - техническим и культурным последствиям. Это предчувствиене обмануло людей. Воплощением нового релятивистского учения об энергии, аследовательно, и всей теории относительности в целом является атомная эра,которая расширяет власть человека над природой больше, чем это сделалипредшествующие научные и технические революции.Атомная эра будет эрой дальнейших коренных преобразований физическойкартины мира. Сейчас нельзя предвидеть, каким образом изменятсяпредставления о пространстве, времени, движении, элементарных частицах и ихвзаимодействиях. Можно указать только на некоторые проблемы современнойфизики, которые, видимо, будут решены лишь при переходе к новой физическойкартине мира.Теория относительности, созданная Эйнштейном в 1905 г., стала законченнойтеорией движения макроскопических тел. Её применение в теории элементарныхчастиц наталкивается на ряд серьезных трудностей, которые, быть может,свидетельствуют о необходимости нового понимания принципа относительности.Развитие атомной и особенно ядерной физики - блестящий триумф теорииЭйнштейна - указывает вместе с тем на возможное дальнейшее развитие иобобщение этой теории.Теория относительности ждет дальнейшего развития и обобщения и в другомнаправлении, помимо картины движений, взаимодействий и трансмутацийэлементарных частиц в областях порядка 10-13 см, Она все в большей степенистановится теорией, описывающей строение космических областей, по сравнениюс которыми исчезающе малы расстояния между звездами и даже расстояния междугалактиками.Список использованной литературы:О.Ф. Кабардин «Физика. Справочные материалы»Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнёв «Справочное руководство по физике»Б.Г. Кузнецов «Беседы о теории относительности»-----------------------[1] Системы отсчёта, в которых справедлив закон инерции (первый законНьютона) называют инерциальными системами отсчёта[2] Тело (или частица) не находится в силовом поле




Похожие:

Принцип относительности Эйнштейна iconРеферат по физике на тему: Принцип относительности Эйнштейна
Выдающийся физик, создатель теории относительности, один из созда­телей квантовой теории и статистической физики
Принцип относительности Эйнштейна iconРеферат по физике на тему: Принцип относительности Эйнштейна
Выдающийся физик, создатель теории относительности, один из созда­телей квантовой теории и статистической физики
Принцип относительности Эйнштейна iconРеферат по физике на тему: Принцип относительности Эйнштейна
Выдающийся физик, создатель теории относительности, один из созда­телей квантовой теории и статистической физики
Принцип относительности Эйнштейна iconСпециальная теория относительности (сто) Принцип относительности Галилея

Принцип относительности Эйнштейна iconЭлементы специальной (частной) теории относительности § 34. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности
Ньютона, то эти системы являются инерциальными. Установлено также, что во всех инерциальных си­стемах отсчета законы классической...
Принцип относительности Эйнштейна iconРеферат по физике
Жил в Германии, затем в США. Член многих академий наук, почетный член Академии наук ссср, лауреат Нобелевской премии 1921г. Выдающийся...
Принцип относительности Эйнштейна iconГруппы 0210, 0610, 0711, 0712, 13А10
Преобразования Галилея. Механический принцип относительности (закон сложения скоростей, преобразование ускорения)
Принцип относительности Эйнштейна iconМасса и импульс фотона. Давление света
Из теории относительности, масса частицы: (фотон движется со скоростью ) т е ноль в знаменателе. Опыт показывает что масса фотона...
Принцип относительности Эйнштейна iconОсновные вопросы
...
Принцип относительности Эйнштейна iconПрограмма вступительного испытания
Механическое движение, его относительность. Система отсчета. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы