問候

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2008年9月30日 星期二

相對論運動學

  由先前對動量與能量之討論,可以建立相對論運動學。現考慮兩個靜止質量m速度3c/5的兩黏土,在x軸上相互碰撞,並結合在一起。由動量守恆知:結合後的黏土靜止。由能量守恆知:結合後黏土質量為5m/2比2m大。質量並不守恆。因為多餘的能量化成了質量,所以相對論中的能量守恆,其實是質能守恆。
  而在Newton力學中,此為完全非彈性碰撞,多餘的能量應化成熱能,造成黏土之溫度上升。在相對論,認為此熱能為微觀黏土分子之動能與為能之總變化,由此表現在巨觀的黏土整體的溫度上升,即碰撞後靜止之黏土,溫度應比碰撞前的高。然而一旦真的達到可估算的能量,此時之黏土早就已經蒸發了!在考慮基本粒子之作用時,將可以明顯的發現此一效應。
  另一個例子為Compton散射。考慮高能光子和金屬碰撞打出電子後之波長變化。因為光子能量高出電子束縛能許多,故可將電子近似看成靜止。由能量守恆:hυ+mc^2=hυ`+[m^2c^4+p^2 c^2]^1/2與動量守恆:(h/λ)V-ek=(h/λ`)V-ek`+V-p,可以求出波長變化Δλ=λ`-λ=2λc(1-cosθ),其中θ為入射光方向與散射光方向之夾角;λc=h/mc稱為Compton波長。

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