Thuyết tương đối Anh-Xtanh.

THUYEÁT TÖÔNG ÑOÁI

CHÖÔNG VIII : SÔ LÖÔÏC VEÀ THUYEÁT TÖÔNG ÑOÁI HEÏP

50. THUYEÁT TÖÔNG ÑOÁI HEÏP

1. Haïn cheá cuûa cô hoïc coå ñieån

Cô hoïc coå ñieån ( coøn ñöôïc goïi laø cô hoïc niu –tôn, do niu-tôn xaây döïng ), ñaõ chieám moät vò moät vò trí quan

troïng trong söï nghieäp phaùt trieån cuûa vaät lí hoïc coå ñieån vaø ñöôïc aùp duïng roâïng raõi trong khoa hoïc kó thuaät.

Nhöng ñeán cuoái theá kæ XIX ñaàu theá kæ XX, khoa hoïc kó thuaät phaùt trieån raát maïnh, trong nhöõng tröôøng hôïp

vaät chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä xaáp xæ baèng toác ñoä aùnh saùng thì cô hoïc Niu –tôn khoâng coøn ñuùng nöõa. Chaúng haïn, thí

nghieäm cho thaáy toác ñoä c cuûa aùnh saùng chuyeàn trong chaân khoângluoân coù giaù trò c= 300 000 km/s (töùc laø baát bieán )

khoâng phuï thuoäc nguoàn saùng ñöùng yeân hay chuyeån ñoäng. Hôn nöõa, toác ñoä cuûa caùc haït khoâng theå vöôït quaù trò soá

300 000 km/s.

Naêm 1905, Anh-xtanh ñaõ xaây döïng moät lí thuyeát toång quaùt hôn cô hoïc niu-tôn goïi laø thuyeát töông ñoái

heïp Anh-xtanh (thöôøng döôïc goïi taét laø thuyeát töông ñoái).

2. Caùc tieàn ñeà Anh-xtanh

Ñeå xaây döïng thuyeát töông ñoái (heïp) , Anh-xtanh ñaõ ñöa ra hai tieàn ñeà, goïi laø hai tieàn ñeà Anh-xtanh, phaùt

bieåu nhö sau:

*Tieàn ñeà I (nguyeân lí töông ñoái) :

Caùc ñònh luaät vaät lí (cô hoïc, ñieän töø hoïc …) coù cuøng moät daïng nhö nhau trong moïi heä quy chieáu quaùn

tính.

Noùi caùc khaùc, hieän töôïng vaät lí dieãn ra nhö nhau trong caùc heä quy chieáu quaùn tính

* Tieàn ñeà II (nguyeân lí veà söï baát bieán cuûa toác ñoä aùnh saùng ) :

Toác ñoä aùnh saùng trong chaân khoâng coù cuøng ñoä lôùn baèng c trong moïi heä quy chieáu quaùn tính,khoâng phuï

thuoäc vaøo phöông truyeàn vaø vaøo toác ñoä cuûa nguoàn saùng hay maùy thu :

C= 299 792 458 m/s ≈ 300 000km/s

Ñoù laø giaù trò toác ñoä lôùn nhaät cuûa haït vaät chaát trong töï nhieân.

3. Hai heä quaû cuûa thuyeát töông ñoùi heïp

Töø thuyeát töông ñoái Anh-xtanh, ngöôøi ta ñaõ thu ñöôïc hai heä quaû noùi leân tính töông ñoái cuûa khoâng gian vaø

thôøi gian :

a) Söï co ñoä daøi

Xeùt moät thanh naèm yeân doïc theo truïc toaï ñoä trong heä quy chieáu quaùn tính K ; noù coù ñoä daøi I0, goïi laø ñoä

daøi rieâng. Pheùp tính chöùng toû, ñoä daøi l cuûa thanh naøy ño ñöôïc trong heä k, khi thanh chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä v doïc

theo truïc toaï ñoä cuûa heä k, coù giaù trò baèng:

l = l0

2

2

1

v

c

−

< l0 (50.1)

Nhö vaäy, ñoä daøi cuûa thanh ñaõ bò co laïi theo phöông chuyeån ñoäng, theo tæ leä

2

2

1

v

c

−

.

Ñieàu ñoù chöùng toû, khaùi nieäm khoâng gian laø töông ñoái, phuï thuoäc vaøo heä quy chieáu quaùn tính.

b) Söï chaäm laïi cuûa ñoàng hoà chuyeån ñoäng.

Taïi moät ñieåm coá ñònh M’ cuûa heä quaùn tính K’, chuyeån ñoäng vôùi vaän toác v ñoái vôùi heä quaùn tính K, coù moät

hieän töôïng dieãn ra trong khoaûng thôøi gian ∆ t0 ño theo ñoàng hoà gaén vôùi K’. Pheùp tính chöùng toû, khoaûng thôøi gian

xaûy ra hieän töôïng naøy, ño theo ñoâng hoà gaén vôùi heä K laø∆ t, ñöôïc tính theo coâng thöùc :

∆ t =

0

2

2

1

t

v

c

∆

−

>∆ t0 (50.2)

Hay laø ∆ t0 <∆ t

Ñoàng hoà gaén vôùi vaät chuyeån ñoäng chaïy chaäm hôn ñoàng hoà gaén vôùi quan saùt vieân ñöùng yeân , töùc laø ñoàng

hoà gaén vôùi heä k. Nhö vaäy, khaùi nieäm thôøi gian laø töông ñoái, phuï thuoäc vaøo söï löïa choïn heä quy chieáu quaùn tính.

1