Thuyết tương đối hẹp

Tóm tắt lý thuyết >> Bài tập cơ bản >> Bài tập ôn luyện >> Bài tập trắc nghiệm >>

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Thuyết tương đối

Nguồn gốc ra đời của thuyết tương đối là việc đi tìm hiểu để trả lời câu hỏi: Liệu có chuyển động tuyệt đối không?

Để trả lời câu hỏi đó người ta đưa ra giả thuyết về ê te: ê te là môi trường lan truyền ánh sáng, xâm nhập vào trong mọi “khoảng trống” của vũ trụ, ê te đứng yên tuyệt đối. Có thể xác định chuyển động là tuyệt đối hay không căn cứ vào vận tốc của vật đối với ê te.

Thí nghiệm này không phát hiện ra sự khác nhau của vận tốc khi ánh sáng từ Mặt Trời truyền theo các phương khác nhau.

Khi tiến hành thí nghiệm đo vận tốc ánh sáng với các trường hợp nguồn sáng chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều máy thu thì vận tốc ánh sáng đều như nhau. Thí nghiệm kiểm tra chuyển động là tuyệt đối hay không bị “thất bại”.

Sau nhiều thí nghiệm cùng chung kết quả, người ta đề ra một số giả thuyết hỗ trợ giả thuyết về ê te cho đến khi thuyết tương đối ra đời kết thúc sự tồn tại của quan niệm về ê te. Thuyết tương đối bao gồm hai nguyên lý cơ bản sau:

• Các định luật vật lý có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.

• Tốc độ ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn bằng c  3.10⁸ m/s trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào tốc độ của nguồn sáng hay máy thu.

2. Các phép biến đổi và hệ quả

Phép biến đổi về không gian: 

Điều này được hiểu rằng một thanh dài l₀ sẽ chỉ còn chiều dài l (ngắn hơn l₀) khi thanh chuyển động với quan sát viên hoặc quan sát viên chuyển động dọc theo chiều dài thanh.

Phép biến đổi về thời gian:  

Phép biến đổi về thời gian cho thấy các quan sát viên sẽ thấy các đồng hồ chuyển động chạy chậm hơn các đồng hồ đứng yên.

Phép biến đổi về thời gian cũng đảm bảo về tính nhân quả: Nếu một quan sát viên thấy hiện tượng A xảy ra trước hiện tượng B thì mọi quan sát viên khác cũng đều thấy như vậy, chỉ có điều khoảng thời gian giữa hai biến cố không giống nhau đối với các quan sát viên.

Phép biến đổi về khối lượng:  

Phép biến đổi vể khối lượng cho thấy khi vận tốc tăng lên thì khối lượng của vật cũng tăng lên. Khi đó tác dụng của lực tác dụng bên ngoài gây ra ít hiệu quả, tức là khó làn tăng vận tốc của vật. Chính vì thế, vận tốc của vật không bao giờ đại đến c. Chú ý rằng đây là hệ quả chứ không phải là căn cứ để đưa ra tiên đề thứ 2 của thuyết tương đối.

Hệ thức năng lượng:   

.

Hệ thức liên hệ năng lượng và động lượng: