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天体物理学的发展与历史论文
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鲁教版 高中物理 选修3-4
第6章 相对论与天体物理 教案
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相对论与天体物理
三维教学目标
1、知识与技能
（1）了解相对论的诞生及发展历程；
（2）了解时间和空间的相对性；
（3）了解狭义相对论和广义相对论的内容。
2、过程与方法:
3、情感、态度与价值观
教学重点:时间和空间的相对性、狭义相对论和广义相对论。
教学难点:时间和空间的相对性。
1、狭义相对论的基本假设
牛顿力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比）运动时总结出来的.对于微观粒子,牛顿力学并不适用,在这一章中我们还将看到,对于高速运动,即使是宏观物体,牛顿力学也不适用。
19世纪后半叶,关于电磁场的研究不断深入,人们认识到了光的电磁本质.我们已经知道,电磁波是以巨大的速度传播的,因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾,这些矛盾导致了相对论的出现.
相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律,而且改变了我们对于时间和空间的认识,它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑。
（1）经典的相对性原理
如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫做惯性系,相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.
我们引 [来自e网通客户端]
审核人：物理李春生
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下载所得到的文件列表《天体物理中的辐射机制》http---vega.bac.pku.edu-~wuxb-.ppt
文档介绍：
《天体物理中的辐射机制》http://vega.bac.pku./~wuxb/radiation.htm
授课教师:吴学兵(北大天文系)wuxb@pku.
研究生课程
10月21日复习题
1、 带电粒子辐射的几种主要物理过程是什么?引起带电粒子加速的物理过程主要有哪两种?各分别产生何种辐射?在考虑辐射问题时,为何我们通常只考虑电子的辐射?2、 利用Maxwell方程组导出推迟势并写出电量改正因子和有效电量的表示式,并解释推迟势的物理含义。利用推迟势导出运动的单个带电粒子所产生的电场和磁场强度的表示式,并解释产生辐射场的必要条件是什么?3、 写出带电粒子辐射角分布的一般公式,并得出其在非相对论极限下的表示式。相对论粒子和非相对论粒子的辐射角分布各有何特点?4 、分别写出非相对论粒子和相对论粒子辐射总功率的表示式。它们有何明显不同之处? 5、写出非相对论电子的辐射谱分布的表达式,并利用其讨论偶级辐射在单位频率间隔中辐射的总能量。
第二章、经典辐射理论
1、运动电荷的辐射(角分布、总功率、谱分布)2、偏振与Stokes参量3、Faraday磁光效应
参考:尤峻汉书第1章; 郭硕鸿《电动力学》第5、6、7章;
Rybicki & Lightman书第2、3章; Shu书第11-14,16-17,20章
带电粒子辐射的主要过程
粒子与粒子近碰撞产生的轫致辐射(亦称自由-自由跃迁过程)粒子在磁场中加速引起的回旋(cyclotron)辐射和同步(synchrotron)辐射,沿弯曲磁力线运动时的曲率(curvature)辐射pton(IC)散射粒子速度超过介质中光的相速度时引起的Cerenkov辐射原子、分子和离子的跃迁(transition)辐射(如自由-束缚、束缚-束缚过程等)
1、运动电荷的辐射
(1)、李纳-维谢尔势(Lienard-Wiechart potentials)Maxwell eqs: (高斯单位制)
矢势和标势(vector and scalar potentials)
达朗贝尔(d’Alembert)方程:
洛伦兹规范(Lorentz gauge)
推迟势(Retarded potentials) at observer point
定义电量改正因子
带电粒子产生的场可表示为:
(2)、单个粒子的辐射场
E=E1+E2,B=B1+B2,B1=n?E1第一项:固有场;如粒子静止--&静电库仑场第二项:辐射场
代表t’时刻粒子所在处到观测点(x,y,z)方向的单位矢量
粒子的辐射场:
E辐,B辐,r 互相垂直,|E辐|=|B辐|带电粒子做加速运动才会产生辐射引起粒子加速的原因:外场作用:如磁场,带电粒子在磁场中受Lorentz力加速而产生辐射(回旋辐射和同步辐射),粒子沿弯曲磁力线运动产生的辐射(曲率辐射)碰撞过程:如带电粒子之间碰撞时在Coulomb力作用下粒子加速而产生辐射(轫致辐射),相对论电子和光子间碰撞而产生辐射(逆Compton散射)
质量小的带电粒子产生的辐射强小质量带电粒子可获得较大加速度小质量带电粒子可具有较大速度和较小K最轻的荷电粒子--电子,辐射最强!1
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