thuyết tương đối hẹp và ứng dụng

 KHOA TOÁN - CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN v r THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP VÀ ỨNG DỤNG NHÓM NGÀNH: TN 1 Chủ nhiệm đề tài:Vũ Lan Phương Sinh viên lớp K10- ĐHSP Vật Lý Cộng tác viên: 1. Nguyễn Tuấn Anh 2. Nguyễn Thị Hoàn Người hướng dẫn:ThS. Cao Huy Phương PHÚ THỌ - 2013   KHOA TOÁN - CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP VÀ ỨNG DỤNG NHÓM NGÀNH: TN 1 Chủ nhiệm đề tài:Vũ Lan Phương Sinh viên lớp K10- ĐHSP Vật Lý Cộng tác viên: 1. Nguyễn Tuấn Anh 2. Nguyễn Thị Hoàn Người hướng dẫn : ThS. Cao Huy Phương PHÚ THỌ - 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang    !"#$%& #'()* +)", /0+/1-,2  311/1&,4,1,",./51",/64/57 #&+8#6'()* $9*./:8); #<&=>$"? "@A5B"C5D$EFG #G&=H:I(52J6K""@.>A5.L6; #;&MN.5O6"@L.L(  311/1&,4,1,",./51",/64/57 < MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài )*2:P"Q R6.S6E)-)*5$9652T66UH(:S)VNW652)JWX"L"6E) -)*5E26UY("Z:).[5$E/()J"\5 R661/("L"$O:91)J(1%W"U:C2 :@W"U6](^NU61#_E2 \":R:?)"UH(R)75(652T66UH(:S)`aW `GaW`aW`ba$E61#_E2:?)"UH(-c".d652T66UH(:S)61/(`aW`<aW`;aW`ea HfW:S)$g)61#:R"@.)$)Jf(h :C5"52J(E$i6-'W:j" _)*6-E.)$)J?)k"l(UH(.%1O6mQmh:n)n5$EK :U^"T6 m)T6\"$9652T66UH(:S)VN )*261/(61UY(:?)k"l(UH($E)9561UY(:?)k""U "Q)95f(()J"\5$E6# )n5$9652T66UH(:S)VN'$#$i2 "o(68)"k()J"\5$E6# )n56](^Nm)T6\"$9"B-c".dWR)75(W \(7!("@652T6 2. Tính cấp thiết của đề tài /p(q m/k""@652T66UH(:S)VN:S)$g)$i6-p)*:?)W E f(()L/61#"/:r(W:?)k""Z61#_E2X \":R:?)"UH("U"52J .[5W$g) !":'")n51sR)75($E\(7!("@652T66UH(:S)VNW"o(68) :P"kt52T66UH(:S)VN$E\(7!(u-E :96E)(52J"\5 3. Mục tiêu của đề tài  K :U^""H.X-p652T6$E6>"()* "/.>1:Y)"@652T66UH( :S)VN )n5$9R)75($E*A5B"@652T66UH(:S)VN +R6.S\(7!("@652T66UH(:S)61/($i6-p)*:?) 4. Đối tượng và phạm vi ngiên cứu Đối tượng nghiên cứu&52T66UH(:S)VN$E\(7!( G   Phạm vi nghiên cứu&()J"\5652T66UH(:S)VN61/(*A52 ")T5A5L6' 5. Nội dung nghiên cứu R)75(&c".d1:Y)"@652T66UH(:S)VN R)75(&X.X"@652T66UH(:S) R)75(<&R)75($Ef($O:9-)JA56g)652T66UH(:S) R)75(G&+R6.S\(7!("@652T66UH(:S) 6. Phương pháp nghiên cứu vUH(NLNmL)A5L6Q6E)-)*568(A5:k"()L/61#W6?N"'$E"L" 6E)-)*5mL":nN[6'"6](^N-'652T6-)JA5:T:96E)6w:Q656iN 68(6)"C6)T6 O2pm)T"52J()W-O2pm)T()L/$)J61>"6)TNUg(7x:96E):n /E6)*$9 j6R)75("y(U#6\""@:96E) ; CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI g)"5S)6TmZzz$i6-'"]:)n:P:?6f(6E6>56/-g$9)95 j69 j6-'652T6WQ:P{L"-iN:U^"f(A52-5i6"H_BW"Q*6S("@ "L")*6U^("Hk"W)*6k"WA5(k"W:)*6wk"9 j6NUH(NLNW_J "?NUH(NLN"@"Hk",|6/WQ:P{[27>(f(NUH(NLN:j"6l "@)*6:R(->"k"W:)*:R(->"k"W$i6-'6S(mJW"L"NUH(NLNE2-O2 NUH(NLN"@"Hk"-E :)n {5O6NL6$E-E "H.X9 j66>"()* Wmq 65i661K"A5(Wmq65i6:/:)*:P:6:R"'{L""/Wf(.S-)*5A5(N] k"1O6N/(No$E"'{L"Wf(}(.S$i6-'k"$EQk":L(6)"i2 :P:U^""8(_S ##:Qm)T"/"L"Em/k"6)1}($i6-'k":P:?66g):Z "/"@Q$Em8("~)*6U^($i6-'E/ EQm8(6n()B)6'":U^" U("y("'61/(6##:Q$E/"5S)6TmZzz:C56TmZzz:P{5O6 )*f(NL6 ) g)1O6A561k($9(52J6K" E$i6-'k"m):Qm8( ()B)6'":U^"o(:~)•)NB)"Qf(_)T:])-g61/(i6\"WA5 :)n "@"L"E$i6-'k"W6?/1.>{L/61Rm8(_#6UY( Ev/"1,(k) :Q-Et"5R"m@(/B(61/($i6-'k"u h e;Rontgen€eG•<‚NL6 )1 R6_\"{? g)W"QmBh( {52J6O5f($i6"K.L($E)/Q"L""O6m'ƒ((k)Q-E6)zƒ( :PA52T6:cmB/.L66)"6/6$#6,/8(6):Q"'-E R6"l "@ R6-/?) ?66'":)*"U_)T6 h e Beccoren €e;•„e‚NL6)*1)*6U^(NQ({?L" mB/.L66>"()* "/N…N"L"E$i6-'mr(:c1}("L"6)NQ({?"Q _6ENC&6)†-E R67~(?66'":)*7UH(W6)‡-E R67~(?66'" :)*[ W$E6)ˆ-E R6_\"{?:)*6wL"6)NQ({?:95 (h(-U^(W U("L"E$i6-'m8(6# 1:U^"(5I(S"h(-U^("@"o(h( -U^(:QNB)} 61/(_9.[5"@"L"$i6NQ({?WU(Q-Eh(-U^((#$E "H"O5"@)*6U^(NQ({?-EU6TE/U(m):Q.>6I6?)"@(52J  6d"U:U^""L"E$i6-'"ONi/E6/EW"/J R6?6_…H(52J6d 1O6)95-?)"E(mQ"ONiH h „54 NL6)*6J  R6:)95 g) ‰m)()J"\5"L"6) ‡W8(6O21}(T5"L"7~(,-,"61/"Q$i6S"-g6#6Z.S e m "@"o(()B  /1,6Š€e;<•e‚()B:c1}(m) R6,-,"61/"52n:R(61/(J6, $g)$i6S"_}($6#:UY(m'"@Q6,/NUH("52n:R(_c"/-?) ,-,"61/m8("Q7?("C5fW E_c…-?)6E R6,-)N{/)6f(()J "\56>"()* 6)TN6,/h „e"\(6•1}("8(6\""@/1,6Š-E:o( =>N!65R""@mS)-U^(,-,"61/$E/$i6S""@Qm8("~-E R6()B:c E61X6E R6:)95mr(:c+R6"[5•):U^":j61,-,"61/"QmS)-U^( 68(6UY(6,/:c(q"@,|6/m8(‹Qpm)T"/1}(,-,"61/"Z "QmS)-U^(:)*6wm8("QmS)-U^(68(6UY(y("Qpm)T"/1}( k)mS)-U^(:95-EmS)-U^(:)*6w$# k)$i6:957/"L",-,"61/$E"L")/ 7UH(6?/6E##61J:P([21f({L/:R(61/(A5:)n "@"L" E_L"k"1/(.S"L"Em/k"$E61)T6k"6i 61'_K6:C5"QA5)* 1}(t$i6"O6:P_)T O6uL":c-5i6_B/6/E6UX("w(U_9$f( "y(NB):U^"{, {…6-?)vB)6w_•:c-5i6_B/6/EmS)-U^(:P:U^""/)-E R6:c-5i6652*6:S)mr(:c.>_B/6/E$i6"O6W"y(7/:QNB)6w_•"B :c-5i6_B/6/E:R(-U^(EHf-E"U)()B)6'":U^"(5I(S" h(-U^("@"L"6)NQ({?$E(UY)6()(Y-58"B6'N]_)T"@ :c-5i6_B/6/Eh(-U^(/6g)-o"E2J6,-E 8)61UY("C6)T6"/"L"-' 652T6"@A5(k"$E:)*:R(->"k"WU($x"Z-E R6 8)61UY(()B :c"U)"\( ):U^".>6I6?)6>".>"@Q)B.dJ6,:\(2J61/( $y61!WT5$i6S"L.L(61/(J6,-E"$E$i6S"1L)O661/(J6,-E$6#m) L.L(615296,/NUH("52n:R("@1L)O6$E"y(")95$g)1L)O6 $i6S""@Q.%-E"  Œ"0$Wm)L.L(615296,/")95(U^"-?)W$i6S""@ Q.%-E"  Œ"•$Q-E)*6U^(68(6UY(61/("Hk" E)"y(_)T6 b T5:/:U^""  $E"  6.%{L":c:U^"$W6\"-E"\( ):U^".>6I6?)"@ J6, +)", /:P7l( R6NUH(NLN1O66)$):n:/$#$ŽŽ"WJ m8(6n7l(N…N:/61>"6)TNE/:nNL6)*:U^".>"J-*"()f"W"  W "  +)", /:P7l( R6()/6/mT7/8("T6?/1:n6>")*"L"N…N:/ $E)95-C"B)6)TQ:n[("/mT6A5B:/T6A5B-Em8(NL6)*:U^".> .)mL"()f"  $E"  6\"-Em8(NL6)*J6,U$i2NB)"ONimT6A5B N@:c"@6'()* +)", /U(m8(6n()B)6'":U^"mT6A5B:Q• "5S)6TmZzz"L"E$i6-'A5)* 1}(6T()g)A56_/(I $i6"O6$E _\"{?€_\"{?)*6WL.L(:)*6w61UY(‚Q-E)6>"6T6I6?):R"-iN 5€"Q6n"Q$i6"O6 Em8("Q_\"{?W/j"(U^"-?)‚U(6UH(6L" :U^"$g)5 ),"./N:P:U1mL))* t$i6:,652*6:S)uWm) R6_\"{?615296g) R6$i6E/:Q6#$i6:QON6! R6NC_\"{?$ENB{?/j"6L{?NC"~ -?)i6:,652*6:S)-E R6$i6-'6UX("QmBh(ON6!/E6/E k)_\"{? $g) k)_Ug".Q(mL"5$EX k))*6:RmL"5i6:,652*6:S)65[ 6,/f(A52-5i6ON6!$ENL6{?"@"L"$i66i6)95:Q()S(U$)*" ()J"\56'"O6"@"L"m'-'6UX("/N…N6w:Q1o616'"O6"@"L"m' 6>" f((52J-'6UX(U$f("K":P6w(-E)9 6>E/"@$i6-'k" 6#2:95_c-5(-2)95E$i6-'k"_K6:C5()(Y"B.>6I6?)"@J6,W (52J6dWN[6dW,-,"61/W-Ef(:S)6U^( E6m8(61>"6)TNA5.L6 :U^"8(NB)-E"o(6:PmL NL1f(A52-5i6mL"A5"@6> )J E"'"o(6:P_E2:j61"L"A52-5i6:Q=>NL661)n"@$i6-'k" 6TmZzz:P{Q_•.>m@(/B(61/($i6-'$E"\( )6':o(:K"@ f(-5i:)n "@J)$9i6\"-5i e +j"7lJ6,"Z-E R6 8)61UY(()B:cU("L"E$i6-'k"$x"C :TQW$#m8(6n#75(:U^".Q(L.L(2.Q(:)*6w61529:) E m8(7>$E/.>_)T7?("@ R6 8)61UY(:EI)E/:Q52)JW"U "Q R66'()* E/NL6)*:U^".>6I6?)"@J6,C56TmZzzW(UY)6 -?)"\(6•_}(6>"()* 1}(.>"52n:R("@1L):O6m8(-E 62 :])")T6.5O6"@"L" 8)61UY(n()B)6'")*6U^(:QW(UY)6NB)()B :c1}(J6,_c"L"$i6m…/6,/ R6NC&m) R6$i6"52n:R(J6,61/( m8(()_J(/E)$i6$x:\(2JWU(J6,_J61/($i6_cm…/6,/$i6$g) R6$i6S"•H$i6S""@$i6h eeW+)", /:P6>")* R66' ()* 6)$):n{L":c$i6S"6UH(:S)()f1L):O6$EJ6,ƒ("/ R66) .L("QNUH(61l($g)NUH("52n:R("@1L):O661/(J6,W6)6\) $58((Q"$g)NUH(:Q=5:QW8(A52()/6/mT R6(Q"„•:n6)6\) 61l(NUH($E6)6\O6$58((Q"$g)NUH("52n:R("@1L):O6T5 J6,:\(2J61/($y61!6#:Q"y(-E$i6S""@61L):O6:S)$g)J6,EmT6A5B "5S)"l(-Em8("Q$i6S"6UH(:S)()f61L):O6$EJ6,W(q-Em)61L):O6 "52n:R(61/($y61!6#J6,_cQm…/6,//E6/E"Q6n"ONiJ6, -E"Q6i6U(_}(f(6'()* A5(k"$E:)*6wk"6m8(6nNL6 )*:U^"{,  R6*:(:\(2J2"52n:R(6r(:9561/(J6,_O6 :R(6\"-Em8(NL6)*:U^"J6, v/"1,€e;G•‚"y(mB/.L6f($O:9 E/1,6Š()J"\5 U(mL"$g)/1,6ŠW8({5O6NL6(26w(52J-'6UH(:S)W8("/)1}( (52J-'6UH(:S)m8("Z-E:o(61/("Hk" E-E:o($g) k))*6U^( $i6-'WQ-E R6(52J-'"H_B"@$i6-'k"v/"1,:P:){H/1,6Š$E 6g)(C$g)652T66UH(:S)"@3).6,)U(8(:Pm8( 5S_•"L"A5 )* "y"@$i6-'k""]:)n)B652T6J6,_O6:R(61Ug":[2:P(^)1 R6 NUH(NLN:nNL6)*"52n:R(652*6:S)"@"Hk",|6/f("8( 61#"@/1,6Š$E"@v/"1,:P{Q_•mBh(NL6)*"52n:R( 652*6:S)$EJ5-J$O:9NB){…6-?)A5)* $9"52n:R(652*6:S)  f($O:9J5-JX61Jm8(6n()B)A52T6:U^"_}("L"A5:)n "] :)n  +P):Th „;W3).6,)W:P$)T6G_E)_L/([27U-5i.Q(()Q61/( ()g)m/k"m)(d):h(61J6?N"'m/k"‘\"’D-,7,1v2.)m’1/( _E)6\6UW8(:P61#_E2R)75( E(E226(k)-E652T66UH(:S)=5:QW 8(J51):c:9"H_B:n{[27>(-p652T6"@ # (52J-'6\O6mr(:c1}( k)*A5L6'U5:S)$g) k) )*6U^($i6-'6\"-E k))*6U^($i6-'6\"-E k))*6U^($i6-'65[6,/ f(A52-5i6U561/("L"*A5L6'Q-E(52J-'A5L6'3).6,) -E.> X1R((52J-'A5L6'-)-,/A5,65R"61/("Hk"(52J-'A5L 6'3).6,)mr(:c1}(m8("Q)*6U^($i6-'E/"/N…N6NL6)* :U^""52n:R(652*6:S)l($g)"52n:R(652*6:S)6#m8(()652*6 :S)$E6Y)()652*6:S)"y(NB)_c-/?)61wm•)$i6-'k" (52J-'6\)mr(:c1}($i6S"L.L(61/("[m8(-E_O6 _)T61/( k)*A5L6'$Em8(N!65R""52n:R("@(5I.L( r(:c6UX(U:H()BE26n)* R6A5:)n /E6/E g)m)./ $g)A5:)n "@-)-,/$i6S"N!65R"$E/*A52")T5U(6,/(52J -'6\)6#$i6S"L.L(m8(N!65R""52n:R(6UH(:S)()f1L) :O6$EJ6,_O6:R(T5U$i26#J6,-E R6 8)61UY(6m8(NL6)*:U^" $Em8("Q$)61~(#61/(.>61529L.L( z5O6NL66w)(52J-'61JW 3).6,) :P{[27>( R6-'652T6/E "Z (6J-E“652T66UH(:S)VN”LN7!("/"L"*A52")T5A5L6' „ [...]... của thuyết tương đối chỉ nằm gọn trong một tiên đề, là nguyên lý tương đối Einstein thì nó chỉ có được một gá trị lớn lao về mặt triết học và nhận thức luận, nhưng hoàn toàn không phải là một thuyết vật lý tiên đoán được một số lượng khổng lồ các sự kiện mới và có được một phạm vi tác dụng khổng lồ trong vật lý nguyên tử và vật lý hiện đại Nguyên lý tương đối phát triển lên thành một thuyết. .. đổi Nói cách khác khoảng thời gian có tính chất tương đối Nó phụ thuộc vào chuyển động 24 3.2.1.3.3 Khoảng giữa hai biến cố Thuyết tương đối đã chỉ ra khoảng cách không gian và thời gian là tương đối, tức là giá trị bằng số của chúng phụ thuộc vào việc chọn hệ quy chiếu Xét hai biến cố 1 và 2 có tọa độ (x1, y1, z1) và (x2, y2, z2) trong hệ K và K’ Khoảng cách không gian của chúng trong hệ... theo mọi phương và không phụ thuộc vào chuyển động của nguồn sáng 18 3.2 Động học của thuyết tương đối 3.2.1 Phép biến đổi Lorentz 3.2.1.1 Công thức Lorentz về biến đổi tọa độ Theo thuyết tương đối Einstein thì hai đồng hồ là không đồng bộ khi đặt trong hai hệ quán tính khác nhau Vậy trong công thức biến đổi Galileo không thể chấp nhận hệ thức t = t' nói cách khác, phương trình liên hệ tương đối phải... c, sau thời gian t bán kính của hình cầu tương ứng là ct cho nên ta có : x2 + y2 + z2 = (ct)2 (3.3) Tương tự trong hệ K' phương trình của hình cầu tương ứng (theo nguyên lý của Einstein) cũng được viết bởi: x '2 + y'2 +z'2 = (ct')2 Đưa (3.2) và (3.3) vào phương trình trên ta được: 19 x2 – (ct)2 = x'2 – (ct')2 Hay là : x - ut x'2 - x 2 + c2 t 2 t' = thay x' = vào ta được: c2 1 - b2 2 t' = ux c2 1 -... 30 km/s và chiều dài của phòng thí nghiệm khoảng vài mét, thời gian trễ ∆t sẽ có độ lớn là 10-11 giây Tuy nhiên, ngay cả những hiệu thời gian nhỏ như vậy trong thời gian truyền các tia sáng cũng dẫn tới những biến đổi đáng kể của hiệu quang trình c∆t, và điều đó cho phép hy vọng dùng những dụng cụ giao thoa để phát hiện chuyển động của trái đất đối với ête 16 CHƯƠNG 3 : THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP 3.1.Các... thì dt0 =dt, tức là khi chuyển từ cơ học c tương đối tính về cơ học cổ điển thì khoảng thời gian riêng chính là khoảng thời gian trong cơ học cổ điển 3.3 Động lực học của thuyết tương đối Trong phần II, chúng ta đã hoàn thành về căn bản sự trình bày động học tương đối tính và bây giờ chúng ta phải chuyển sang việc xây dựng động lực học của thuyết tương đối, tức là việc làm sáng tỏ mối liên... yên và được gọi là khối lượng nghỉ Ta thấy rằng theo thuyết tương đối, khối lượng của một vật không còn là hằng số nữa, nó tăng khi vật chuyển động, giá trị nhỏ nhất của nó ứng với khi vật ứng yên Cũng có thể nói rằng : khối lượng có tính tương đối, nó phụ thuộc vào hệ quy chiếu 27 Phương trình động lực học của chất điểm trong thuyết tương đối có dạng :  r u r  dP d  m0 v = dt dt ... đó có nghĩa là ête phải ứng yên đối với bất kỳ phòng thí nghiệm nào, và như thế là vô lý Như vậy nguyên lý tương đối Einstein đã lật đổ một trong những giả thuyết tự nhiên nhất mà vật lý học cổ điển đã đề ra : giả thuyết về sự tồn tại của ête Chúng ta chú ý rằng nguyên lý tương đối Einstein đã đuổi khỏi vật lý học cái môi trường đàn hồi giả định mà trong nó, theo như thuyết sóng, diễn ra sự... lập thuyết tương đối Đáng chú ý rằng lúc ban đầu ý của Minkovski đã làm các nhà vật lý phải ngạc nhiên vì sự khác thường và không quen thuộc của nó, và được người ta tiếp nhận như là một thủ thuật toán học thuần túy hình thức, không có ý nghĩa vật lý sâu sắc Sự hiệu quả của nó chỉ bộc lộ rõ trong sự phát triển sau này của lý thuyết, đặc biệt khi thành lập lý thuyết về hấp dẫn và lý thuyết cơ... rằng nguyên lý tương đối làm cho giả thuyết về không gian tuyệt đối trở thành hoàn toàn giả tạo và không nhằm mục đích gì Nếu như trong mọi phòng thí nghiệm chuyển động thẳng đều đối vơi nhau, mọi hiện tượng vật lý đều diễn ra như nhau thì bất kỳ cái nào trong số các phòng đó đều có quyền ngang nhau được coi là ứng yên tuyệt đối Đồng thời những khái niệm về sự ứng yên tuyệt đối và 17 chuyển