I- Thuyết tương đối hẹp
1. Hạn chế của cơ học cổ điển. Cơ học cổ điển còn gọi là cơ học Niu-tơn đã chiếm một vị trí quan trọng trong sự phát triển của vật lí học cổ điển và được áp dụng rộng rãi trong khoa học , kĩ thuật. Tuy nhiên trong những trường hợp vật chuyển động với tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ ánh sang thì cơ học Niutơn không còn đúng nữa. năm 1905 Anh-xtanh đã xây dựng một lí thuyết tổng quát hơn cơ học Niu-tơn gọi là thuyết tương đối hẹp Anh-xtanh (gọi tắt là thuyết tương đối)
2. Các tiên đề Anh-xtanh
a. Tiên đề I ( nguyên lí tương đối): Các định luật vật lí (cơ học, điện từ học….) có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính. Nói cách khác, hiện tượng vật lí diễn ra như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính.
b. Tiên đề II ( nguyên lí về sự bất biến của tốc độ ánh sáng) : Tốc độ ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn bằng c trong mọi hệ qui chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào tốc độ của nguồn sang hay máy thu
c = 299.792.458 m/s ≈ 300.000 km/s là giá trị tốc độ lớn nhất của các hạt trong tự nhiên
II- Hai hệ quả của thuyết tương đối hẹp
1. Sự co độ dài
Xét một thanh nằm yên dọc theo trục tọa độ trong hệ quy chiếu quán tính K, nó có độ dài l0 gọi là độ dài riêng. Khi thanh chuyển động với tốc độ v dọc theo trục tọa độ trong hệ qui chiếu quán tính K thì có độ dài l, phép tính chứng tỏ độ dài của thanh trong hệ K là : $l = l_{0}\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} < l_{0}$
Như vậy chiều dài của thanh đã bị co lại theo phương chuyển động với tỉ lệ $\gamma = sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$
2. Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động
Tại một thời điểm cố định M’ của hệ quán tính K’, chuyển động với tốc độ v đối với hệ quán tính K, có một biến cố xảy ra trong khoảng thời gian $\Delta t_{0}$ (tính theo đồng hồ gắn với hệ K’). Phép tính chứng tỏ, đồng hồ gắn với hệ K đo được khoảng thời gian $\Delta t$ khác với $\Delta t_{0}$ .
$\Delta t = \frac{\Delta t_{0}}{sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} > \Delta t_{0}$nghĩa là $\Delta t_{0} < \Delta t$
Đồng hồ gắn với vật chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên (đồng hồ gắn với hệ K). Như vậy khái niệm thời gian là tương đối, phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ qui chiếu quán tính.
|