大學物理學第二卷近代物理基礎第6版課件 17 廣義相對論簡介

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第十七章廣義相對論簡介CollegePhysics

大學物理第三節廣義相對論的檢驗第二節廣義相對論的基本假設

第一節慣性質量與引力質量第四節有引力場的空間與時間1.慣性質量與引力質量。2.廣義相對論的基本假設。3.廣義相對論的檢驗。CollegePhysics

大學物理本章核心內容彎曲的時空

第一節慣性質量與引力質量慣性質量是通過動力學測量的引力質量是通過靜力學測量的F=m慣a

“慣性質量與引為質量成正比”和”慣性質量與引力質量相等”是等價的。

第二節廣義相對論的基本假設1、狹義相對論遇到哪兩個無法解決的問題?2、廣義相對論的兩個基本原理是什么?與狹義相對論的兩個假設有什么不同?3、根據廣義相對論的兩個基本原理可以導出那些重要結論?思考

第二節廣義相對論的基本假設一、超越狹義相對論的思考1、引力問題

萬有引力定律無法納入狹義相對論的理論框架。2、非慣性系問題

狹義相對論只適用于慣性系，為什么慣性系具有這樣的地位？愛因斯坦思考狹義相對論無法解決的兩個問題

第二節廣義相對論的基本假設二、廣義相對性原理和等效原理1、廣義相對性原理(廣義協變原理):

在任何參考系中，物理規律都是相同的。2、等效原理:

一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。

表明，在任何小的時空區域內，我們無法通過任何可預見的實驗區分均勻引力場和加速參照系。這意味著在局部范圍內，我們無法區分引力和加速參照系引起的效應。

第二節廣義相對論的基本假設

加速參考系等效于引力場。宇航員無法判斷飛船在加速還是勾速飛離一個星球自由空間加速電梯

引力場中靜止的電梯慣性力a=g慣性力

引力第三節廣義相對論的檢驗1.水星近日點的進動

1859年發現，水星的運動軌跡并非嚴格橢圓.每轉一圈長軸也略有轉動，稱為旋進(進動)。廣義相對論的解釋:

太陽質量使它周圍的時空發生彎曲,

行星是在沿著彎曲時空的測地線運動，這個測地線并非是閉合的，也并不是嚴格的橢圓或雙曲線，軌線的軸會隨時間而緩慢進動，這樣就有了永星近日點進動。第三節廣義相對論的檢驗飛船外觀察者看到這束光是直線傳播的(水平向右)

如果飛船做勻速直線運動，船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條直線(虛線)二、物質的引力使光線發生彎曲

在加速運動的飛船中光線發生彎曲如果飛飛船做勻加速運動，在光向右傳播的同時飛的速度也在不斷增大，因此船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條拋物線。第三節廣義相對論的檢驗

通常物體的引力場都太弱，20世紀只能觀測到太陽引力場引起的光線彎曲。

由于太陽引力場的作用，我們有可能觀測到太陽后面的恒星，最好的觀測時間是發生日全食的時候.

1919年5月29日，發生日全食，英國考察隊分赴幾內亞灣和巴西進行觀測，證實了愛因斯坦的預言，這是對廣義相對論的最早證實:第三節廣義相對論的檢驗3.引萬紅移

宇宙中有一類恒星，體積很小，質

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