帮忙搜集量子力学\相对论的公式..
这只是一个符号约定,与推导无关!
如果一看到公式你就能明白是什么意思?怎么来的?甚至能从头到尾在脑子里面推演出来,那么你就算是学好了,学这种东西是有方法,那就是勤奋的条件下理解能力和数学能力强,特别是对于量子力学,如果你高数以及线性代数都没搞懂,还谈什么方法那根本就是纸上谈书,公式是有生命力的,并不是死的,如果你死记的话根本就毫无意义,只有你知道这个公式从哪里来,又是什么意思?能解决什么问题?你才能融会贯通,一句话,是有方法,但是没有捷径,除非你只是想要应付考试那种简单的无聊的事情,方法就是勤奋+基础+兴趣
希望能对你稍有帮助
单 位 符 号
坐标:m(x,y,z)力:NF(f)
时间:st(T)质量:kgm(M)
位移:mr动量:kg*m/sp(P)
速度:m/sv(u)能量:JE
加速度:m/s^2a冲量:N*sI
长度:ml(L)动能:JEk
路程:ms(S)势能:JEp
角速度:rad/sω力矩:N*mM
角加速度:rad/s^2α功率:WP
一:
牛顿力学(预备知识)
(一):质点运动学基本公式:(1)v=dr/dt,r=r0+∫rdt
(2)a=dv/dt,v=v0+∫adt
(注:两式中左式为微分形式,右式为积分形式)
当v不变时,(1)表示匀速直线运动。
当a不变时,(2)表示匀变速直线运动。
只要知道质点的运动方程r=r(t),它的一切运动规律就可知了。
(二):质点动力学:
(1)牛一:不受力的物体做匀速直线运动。
(2)牛二:物体加速度与合外力成正比与质量成反比。
F=ma=mdv/dt=dp/dt
(3)牛三:作用力与反作与力等大反向作用在同一直线上。
(4)万有引力:两质点间作用力与质量乘积成正比,与距离平方成反比。
F=GMm/r^2,G=6.67259*10^(-11)m^3/(kg*s^2)
动量定理:I=∫Fdt=p2-p1(合外力的冲量等于动量的变化)
动量守恒:合外力为零时,系统动量保持不变。
动能定理:W=∫Fds=Ek2-Ek1(合外力的功等于动能的变化)
机械能守恒:只有重力做功时,Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
(注:牛顿力学的核心是牛二:F=ma,它是运动学与动力学的桥梁,我们的目的是知道物体的运动规律,即求解运动方程r=r(t),若知受力情况,根据牛二可得a,再根据运动学基本公式求之。同样,若知运动方程r=r(t),可根据运动学基本公式求a,再由牛二可知物体的受力情况。)
二:
狭义相对论力学:(注:γ=1/sqr(1-u^2/c^2),β=u/c,u为惯性系速度。)
(一)基本原理:(1)相对性原理:所有惯性系都是等价的。
(2)光速不变原理:真空中的光速是与惯性系无关的常数。
(此处先给出公式再给出证明)
(二)洛仑兹坐标变换:
X=γ(x-ut)
Y=y
Z=z
T=γ(t-ux/c^2)
(三)速度变换:
V(x)=(v(x)-u)/(1-v(x)u/c^2)
V(y)=v(y)/(γ(1-v(x)u/c^2))
V(z)=v(z)/(γ(1-v(x)u/c^2))
(四)尺缩效应:△L=△l/γ或dL=dl/γ
(五)钟慢效应:△t=γ△τ或dt=dτ/γ
(六)光的多普勒效应:ν(a)=sqr((1-β)/(1+β))ν(b)
(光源与探测器在一条直线上运动。)
(七)动量表达式:P=Mv=γmv,即M=γm.
(八)相对论力学基本方程:F=dP/dt
(九)质能方程:E=Mc^2
(十)能量动量关系:E^2=(E0)^2+P^2c^2
(注:在此用两种方法证明,一种在三维空间内进行,一种在四维时空中证明,实际上他们是等价的。)
三:
三维证明:
(一)由实验总结出的公理,无法证明。
(二)洛仑兹变换:
设(x,y,z,t)所在坐标系(A系)静止,(X,Y,Z,T)所在坐标系(B系)速度为u,且沿x轴正向。在A系原点处,x=0,B系中A原点的坐标为X=-uT,即X+uT=0。可令x=k(X+uT),(1).又因在惯性系内的各点位置是等价的,因此k是与u有关的常数(广义相对论中,由于时空弯曲,各点不再等价,因此k不再是常数。)同理,B系中的原点处有X=K(x-ut),由相对性原理知,两个惯性系等价,除速度反向外,两式应取相同的形式,即k=K.故有X=k(x-ut),(2).对于y,z,Y,Z皆与速度无关,可得Y=y,(3).Z=z(4).将(2)代入(1)可得:x=k^2(x-ut)+kuT,即T=kt+((1-k^2)/(ku))x,(5).(1)(2)(3)(4)(5)满足相对性原理,要确定k需用光速不变原理。当两系的原点重合时,由重合点发出一光信号,则对两系分别有x=ct,X=cT.代入(1)(2)式得:ct=kT(c+u),cT=kt(c-u).两式相乘消去t和T得:k=1/sqr(1-u^2/c^2)=γ.将γ反代入(2)(5)式得坐标变换:
X=γ(x-ut)
Y=y
Z=z
T=γ(t-ux/c^2)
(三)速度变换:
V(x)=dX/dT=γ(dx-ut)/(γ(dt-udx/c^2))
=(dx/dt-u)/(1-(dx/dt)u/c^2)
=(v(x)-u)/(1-v(x)u/c^2)
同理可得V(y),V(z)的表达式。
(四)尺缩效应:
B系中有一与x轴平行长l的细杆,则由X=γ(x-ut)得:△X=γ(△x-u△t),又△t=0(要同时测量两端的坐标),则△X=γ△x,即:△l=γ△L,△L=△l/γ
(五)钟慢效应:
由坐标变换的逆变换可知,t=γ(T+Xu/c^2),故△t=γ(△T+△Xu/c^2),又△X=0,(要在同地测量),故△t=γ△T.
(注:与坐标系相对静止的物体的长度、质量和时间间隔称固有长度、静止质量和固有时,是不随坐标变换而变的客观量。)
(六)光的多普勒效应:(注:声音的多普勒效应是:ν(a)=((u+v1)/(u-v2))ν(b).)
B系原点处一光源发出光信号,A系原点有一探测器,两系中分别有两个钟,当两系原点重合时,校准时钟开始计时。B系中光源频率为ν(b),波数为N,B系的钟测得的时间是△t(b),由钟慢效应可知,A△系中的钟测得的时间为△t(a)=γ△t(b),(1).探测器开始接收时刻为t1+x/c,最终时刻为t2+(x+v△t(a))/c,则△t(N)=(1+β)△t(a),(2).相对运动不影响光信号的波数,故光源发出的波数与探测器接收的波数相同,即ν(b)△t(b)=ν(a)△t(N),(3).由以上三式可得:ν(a)=sqr((1-β)/(1+β))ν(b).
(七)动量表达式:(注:dt=γdτ,此时,γ=1/sqr(1-v^2/c^2)因为对于动力学质点可选自身为参考系,β=v/c)
牛二在伽利略变换下,保持形势不变,即无论在那个惯性系内,牛二都成立,但在洛伦兹变换下,原本简洁的形式变得乱七八糟,因此有必要对牛顿定律进行修正,要求是在坐标变换下仍保持原有的简洁形式。
牛顿力学中,v=dr/dt,r在坐标变换下形式不变,(旧坐标系中为(x,y,z)新坐标系中为(X,Y,Z))只要将分母替换为一个不变量(当然非固有时dτ莫属)就可以修正速度的概念了。即令V=dr/dτ=γdr/dt=γv为相对论速度。牛顿动量为p=mv,将v替换为V,可修正动量,即p=mV=γmv。定义M=γm(相对论质量)则p=Mv.这就是相对论力学的基本量:相对论动量。(注:我们一般不用相对论速度而是用牛顿速度来参与计算)
(八)相对论力学基本方程:
由相对论动量表达式可知:F=dp/dt,这是力的定义式,虽与牛二的形式完全一样,但内涵不一样。(相对论中质量是变量)
(九)质能方程:
Ek=∫Fdr=∫(dp/dt)*dr=∫dp*dr/dt=∫vdp=pv-∫pdv
=Mv^2-∫mv/sqr(1-v^2/c^2)dv=Mv^2+mc^2*sqr(1-v^2/c^2)-mc^2
=Mv^2+Mc^2(1-v^2/c^2)-mc^2
=Mc^2-mc^2
即E=Mc^2=Ek+mc^2
(十)能量动量关系:
E=Mc^2,p=Mv,γ=1/sqr(1-v^2/c^2),E0=mc^2,可得:E^2=(E0)^2+p^2c^2
四:
四维证明:
(一)公理,无法证明。
(二)坐标变换:由光速不变原理:dl=cdt,即dx^2+dy^2+dz^2+(icdt)^2=0在任意惯性系内都成立。定义dS为四维间隔,dS^2=dx^2+dy^2+dz^2+(icdt)^2,(1).则对光信号dS恒等于0,而对于任意两时空点的dS一般不为0。dS^2〉0称类空间隔,dS^2<0称类时间隔,dS^2=0称类光间隔。相对论原理要求(1)式在坐标变换下形式不变,因此(1)式中存在与坐标变换无关的不变量,dS^2dS^2光速不变原理要求光信号在坐标变换下dS是不变量。因此在两个原理的共同制约下,可得出一个重要的结论:dS是坐标变换下的不变量。
由数学的旋转变换公式有:(保持y,z轴不动,旋转x和ict轴)
X=xcosφ+(ict)sinφ
icT=-xsinφ+(ict)cosφ
Y=y
Z=z
当X=0时,x=ut,则0=utcosφ+ictsinφ
得:tanφ=iu/c,则cosφ=γ,sinφ=iuγ/c反代入上式得:
X=γ(x-ut)
Y=y
Z=z
T=γ(t-ux/c^2)
(三)(四)(五)(六)(八)(十)略。
(七)动量表达式及四维矢量:(注:γ=1/sqr(1-v^2/c^2),下式中dt=γdτ)
令r=(x,y,z,ict)则将v=dr/dt中的dt替换为dτ,V=dr/dτ称四维速度。
则V=(γv,icγ)γv为三维分量,v为三维速度,icγ为第四维分量。(以下同理)
四维动量:P=mV=(γmv,icγm)=(Mv,icM)
四维力:f=dP/dτ=γdP/dt=(γF,γicdM/dt)(F为三维力)
四维加速度:ω=/dτ=(γ^4a,γ^4iva/c)
则f=mdV/dτ=mω
(九)质能方程:
fV=mωV=m(γ^5va+i^2γ^5va)=0
故四维力与四维速度永远“垂直”,(类似于洛伦兹磁场力)
由fV=0得:γ^2mFv+γic(dM/dt)(icγm)=0(F,v为三维矢量,且Fv=dEk/dt(功率表达式))
故dEk/dt=c^2dM/dt即∫dEk=c^2∫dM,即:Ek=Mc^2-mc^2
故E=Mc^2=Ek+mc^2
帮忙搜集量子力学\\相对论的公式..
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会昌县18091267959: 求相对论和量子力学的书 - ?
离发灵芝: 相对论:简单点就《时间的形状-相对论简史》-汪洁(总感觉打错了)(简单易懂) 量子物理:《宇宙密码-作为自然界语言的量子物理》-海因茨·R·帕格尔斯 这些讲的都比较简单,很容易懂 如果要专业一点的我知道的也不多(我才初中…),可以参照大学里的教材吧
会昌县18091267959: 谁能给我推荐几本相对论和量子力学的入门级书籍,谢谢!(我高三了) - ?
离发灵芝: 量子:周世勋/格里菲斯,然后可以读钱伯初曾谨言习题集选做,可以读喀兴林《高等量子力学》,樱井《现代量子力学》相对论:找一本电动力学,读里面的狭义相对论,或读赵展岳《相对论导引》.这只是为了解大概.
会昌县18091267959: 爱因斯坦的相对论及量子力学的依据及原理是什么? - ?
离发灵芝: 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论).相对论的基本假设是光速不变原理,相对性原理和等效原理.相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱.奠定了...
会昌县18091267959: 什么是相对论和量子力学??
离发灵芝: 狭义相对论是讲什么是真正的时间,空间是什么然后加在一起就是时空,广义相对论;说简单一点就是引力场,电磁场,加速度与惯性力,这两句话都代替了,时空让物质怎么运动,物质让时空怎么弯曲,量子力学就是广义相对论的具体,量子力学是从一个微观物质到宏观电磁场始终宇宙的变化,演化
会昌县18091267959: 相对论的有关知识 - ?
离发灵芝: 答案:相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论).相对论的基本假设是光速不变原理,相对性原理和等效原理.相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱....
会昌县18091267959: 相对论与量子力学 - ?
离发灵芝: 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论).量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础.量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用.
会昌县18091267959: 请精辟的分别总结相对论和量子力学的核心理念(我不会采纳超过一百字的答案) - ?
离发灵芝: 相对论:坚信相对性原理是对的,利用光速不变,推导出时空坐标是相对的而不是传统的绝对的,又利用惯性力与引力等效,得出引力的本质.量子力学:认为任何物质均具有波动性,各种相互作用中能量都是一份一份的,这两点均打破传统.以上答案去掉标点为97个字.
会昌县18091267959: 量子相对论的内容是什么.?
离发灵芝:相对论量子力学吧.是以相对论的时空形式对力学进行量子化(当然只是狭义相对论).主要是讲Dirac方程(自旋1/2),当然也有K-G(自旋1)方程,还有其他的方程.因描述粒子的自旋量不同而不同.应用上解决的问题是重元素(铅等),也可以是奇异原子核(电子、中子、质子由其他微粒代替的原子)的力学方程.楼主有啥问题继续问.
会昌县18091267959: 量子力学与相对论的主要观点分别是什么? - ?
离发灵芝: 任何事物的描述都必须有一个角度,量子力学与相对论都是对自然规律的表达的描述,但是各自的角度不同. 主要的区别是: 相对论从相对性原理的角度出发把经典物理学的应用范围从静止推向了运动的空间. 量子理论是从概率的角度研究物...