时空图法在狭义相对论教学中的应用

介绍狭义相对论中应用"闵科夫斯基时空图"进行定量计算的方法.导出速度叠加、多普勒效应、光行差等公式.     

浅谈狭义相对论的三个效应

狭义相对论中由"光速不变"而产生了三个常见的相对论效应:时间膨胀、长度收缩和同时的相对性.实际上,光速不变原理所导致的效应不止这些,下面就介绍三个很有意思的相对论效应:前灯效应(headlight effect)、光行差效应(aberration effect)和角压缩效应(angular compresson effect).     

以太存在未被否定

一个引人关注的概念 相对论是细致观察、精巧实验和逻辑思维的产物.它的诞生过程是唯物的,又是辩证的.而思维则起着举足轻重的作用.从布拉德雷解释光行差到迈克尔逊-莫雷设计干涉实验,直至爱因斯坦放弃时空绝对性,这中间那伯有一点偏离唯物辩证法,就不能得到新理论.因此,相对论思维方法——或者相对论概念发展——的研究,与相对论本身同样吸引人. 以太是一个吸引了很多人注意的概念.不久前出版的高等学校试用教材《普通物理学》中就有关于以太的文字.“最后的结论是:第一,相对于以太的运动是不存在的,以太也是不存在的,所以绝对参照系并不存…     

运动介质电动力学和Fresnel牵引实验

本文利用Maxwell-Minkowski理论研究了光在运动介质中的折射定律和反射定律,相速度和群速度等问题。利用所得结果统一解释了Fresnel牵引实验(Fizeau实验、Jones的横向光行差实验以及Macek等人的环路莱塞实验)。这类实验不能区分狭义相对论和Fresnel牵引理论之间的差别。     

狭义相对论中质量与速度关系的特色推导方法

质速关系是相对论的一个重要结论,大多数教材均采用两个物体在发生完全非弹性碰撞的过程中,从不同参照系去看其速度变化来推导质速关系.本文利用狭义相对论时空的洛伦兹变换证明运动方向上力在两个惯性参照系中的不变性,然后直接利用牛顿第二定律推导出质量与速度的关系,这种推导方式相对比较简洁,利于低年级大学生的理解.     

浅析狭义相对论时空观

本文利用洛伦兹变换推导出长度收缩及时间延缓两个相对论效应,探讨两者的相对性及相互联系,从而加强对狭义相对论时空观的理解.     

用弹性碰撞推导相对论公式一简法

介绍一种用完全弹性碰撞推导相对论动量公式的简法，在推导中始终未涉及质速关系.     

基于教学的洛伦兹变换推导的探讨

分析了国内外大学物理教材中的几种洛伦兹变换的推导方法,从教学出发,对相对论中洛伦兹变换推导的处理加以探讨.     

相对论自旋流体力学

近年来,随着重离子碰撞实验中超子自旋极化与矢量介子自旋排列现象的发现,关于夸克胶子物质中自旋输运的理论研究也得到蓬勃发展,其中包括相对论自旋流体力学,它是描述自旋输运的流体力学理论.本文对相对论自旋流体力学的近期发展进行了综述,主要包括以下内容:1)相对论自旋流体力学基本方程的推导,包括宏观的唯象学推导、基于有效场论的推导以及基于输运理论的推导; 2)该理论框架的一些特殊性质,包括能动量张量中的反对称结构以及赝规范变换性质等; 3)在Bjorken和Gubser膨胀体系中的解析解及其对于重离子碰撞物理的意义.     

大学物理教学中的相对论质量浅议

分析了大学物理教材中相对论质量公式推导部分容易引起学生误解的核心:质量守恒关系式.通过引入二维运动给出了更合理的推导过程.     

由经典力学引入狭义相对论

为避免学生对狭义相对论产生畏难情绪,在引入狭义相对论时,不作洛伦兹变换公式的推导,通过例子计算给出相对论时空观的结论．     

洛伦兹变换的引入及其时空图像讨论

狭义相对论是理工科大学物理课程教学中的一个难点,这是因为狭义相对论所涉及的时空效应在实际中都很难被观测到,而反映相对论时空观的洛伦兹变换又较为抽象,学生在学习过程中通常是机械地记忆公式,而并没有真正理解相对论的时空观及其与洛伦兹变换之间的联系.针对这一问题,本文介绍了一种引入洛伦兹变换的新方式:首先通过直观的思想实验定量地导出时间延缓、长度收缩和同时性的相对性等时空效应的数学表达式,然后在此基础上推导得到洛伦兹变换的x坐标变换式和时间变换式,并结合推导过程对其时空图像进行讨论.通过洛伦兹变换的这种引入方式可将相对论时空效应与洛伦兹变换紧密地联系起来,突出了洛伦兹变换的物理图像,从而加深学生对洛伦兹变换及相对论时空观的理解.     

不依赖守恒定律推导相对论质速关系

相对性原理要求粒子的动量和能量对于速度的依赖关系在不同的惯性系中具有相同的函数形式,由此无需利用守恒定律和洛伦兹变换公式直接推导出相对论质速关系,证明了守恒定律和洛伦兹变换公式都不是推导相对论质速关系的必要条件.由相对论质速关系进一步可得到惯性系的广义洛伦兹变换公式,从而揭示了质能关系和质速关系是比洛伦兹变换公式适用范围更广的相对论基本公式.     

无需利用洛伦兹变换的相对论质能关系新推导

依据相对性原理以及相对论动量、能量的基本定义和相应的动量守恒、能量守恒定律,针对静质量不为零的粒子,给出一种无需依赖运动学具体时空变换关系而主要在动力学范围内得到相对论质能关系的新推导.     

巧推经典和相对论多普勒效应公式

无论是经典多普勒效应公式还是相对论多普勒效应公式,在大学物理教材中都可以找到其具体的推导方法,而且每种多普勒效应公式的推导方法都不止一种．但是这些推导方法均较为繁琐．笔者在实际教学过程中发现,通过建模,可以对两种多普勒效应公式进行非常巧妙的推导,特别是对于相对论多普勒效应公式,推导过程显得尤其简洁．     

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法

高温全电离等离子体的辐射输运问题中,光子与电子的Compton散射与逆Compton散射是其中重要的特性,光子与相对论麦克斯韦电子散射的描述及截面的计算非常复杂且费时.本文提出了一种用于模拟计算光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射截面的蒙特卡罗计算方法.给出了各步骤的具体实现办法,推导了对应的计算公式,研究了相对论电子速率抽样方法,编写了光子与相对论电子散射的微观截面的蒙特卡罗计算程序.开展了高温全电离等离子体中,不同能量光子与不同温度电子散射的微观散射截面计算和分析.模拟计算结果显示,在电子温度低于25 keV情况下,本文方法与多重数值积分方法的计算结果非常接近;但随着电子温度继续升高,二者差异逐渐增大并较明显,经分析,可能是本文方法目前的电子速率抽样偏差所致,希望将来能够找到更好的相对论电子速率抽样方法以克服此缺陷.     

相对论重离子碰撞中背景磁场的计算与分析

通过洛伦兹变换推导了相对论匀速运动点电荷磁场公式.在此基础上得到了相对论重离子碰撞中背景磁场的计算公式,并考虑原子核在纵向的厚度.对RHIC能区Au-Au碰撞和LHC能区Pb-Pb碰撞所产生的磁场进行了数值计算,着重讨论了原点磁场的能量依赖性质并给出了直观的定性解释.     

用弹性磁撞推导相对论公式一简法

介绍一种用完全弹性碰撞推导相对论动量公式的简法,在推导中始终未涉及质速关系。     

介子交换流的球面波展开

本文利用球面波展开在非相对论近似下推导了介子交换流公式, 它们将便于计算介子交换流算符对核电磁矩阵元的修正.     

n维相对论粒子的量子态密度及其应用

利用半经典近似的方法,推导出了n维相对论自由粒子量子态密度以及黑体辐射中两类粒子的辐射公式的统一表达式,并且给出了低维情况下的表达式,所得结果与三维空间的预期结果一致.这对于深化低维体系的教学与研究具有重要的意义.