狭义相对论时空观（第2次课）教程课件.ppt

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1、2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,1,光速不变原理,在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值,狭义相对论的两个基本假设,狭义相对性原理,一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,2,洛伦兹变换,正变换,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,3,M,A,B,14.4 狭义相对论的时空观,一.同时性的相对性,假想火车,地面参考系,1、2 两事件在S系中同时发生,事件1：A 接收到光信号,事件2：B 接收到光信号,t=t=0 时,M 发出一光信号,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,4,B,M,A

2、比 B 早接收到光信号,在S系中1事件先于2 事件发生,事件 1 发生,事件 2 发生,A,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,5,S系中异地同时事件，在S系中并不同时。,同时的相对性,S系中同地同时事件，在S系中也是同时。,同地事件的同时性具有绝对意义,S系中事件1先于事件2发生。,？,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,6,事件1与事件2有因果联系。,因果关系是绝对的，不依赖于参考系的选择,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,7,二.时间延缓,O 处的闪光光源发出一光信号,事件1,事件2,O 处的接收器接收到该光信号,原时:在某惯性系中，同一地点先

3、后发生的两个事件之间 的时间间隔,(原时),？,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,8,记：,时间延缓效应,原时:在某惯性系中，同一地点先后发生的两个事件之间 的时间间隔,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,9,在不同惯性系中测量给定两事件之间的时间间隔，测得的结果以原时最短。,运动时钟走的速率比静止时钟走的速率要慢。,物体的运动速度愈大，它内部的物理过程进行的愈缓慢。,讨论,(1)当v c 时，,(2)时间延缓效应是相对的。,(3)运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征。,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,10,例,-介子是一种不稳定的粒子，从它产生

4、到它衰变为-介子经历的时间即为它的寿命，已测得静止-介子的平均寿命 0=2 10-8s.某加速器产生的-介子以速率 u=0.98 c 相对实验室运动。,求,-介子衰变前在实验室中通过的平均距离。,解,对实验室中的观察者来说，运动的-介子的寿命 为,因此，-介子衰变前在实验室中通过的距离 d 为,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,11,三.长度收缩,原长:相对于棒静止的惯性系测得棒的长度,1.运动长度的测量,不要求同时测量,必须同时测量,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,12,2.长度收缩,事件1,事件2,两事件必须同时发生,运动长度缩短效应,2023/1/25,

5、第14章 狭义相对论力学基础,13,两事件同地发生,t 为原时,事件1,事件2,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,14,事件1,事件2,由,两事件同地发生,t 为原时,得,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,15,(2)长度收缩效应是相对的。,在不同惯性系中测量同一尺长，以原长为最长。,(3)长度收缩发生在物体运动的方向上。,(4)长度收缩效应并不是视觉感受，而是测量结果。,讨论,(1)当v c 时，,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,16,例,地球-月球系中测得地-月距离为 3.844108 m，一火箭以 0.8 c 的速率沿着从地球到月球的方向

6、飞行，先经过地球(事件1)，之后又经过月球(事件2)。,求,在地球-月球系和火箭系中观测，火箭从地球飞经月球所需要的时间。,解,取地球-月球系为 S 系，火箭系为 S 系。则在 S 系中，地-月距离为,火箭从地球飞径月球的时间为,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,17,因此，在 S 系中火箭从地球飞径月球的时间为,设在系 S 中，地-月距离为 l，根据长度收缩公式有,另解:,2023/1/25,第14章 狭义相对论力学基础,18,例,宇宙飞船以 0.8c 速度远离地球(退行速度 u=0.8c)，在此过程中飞船向地球发出两光信号，其时间间隔为 tE.,求,地球上接收到它发出的两个光信号间隔 tR.,解,令宇宙飞船为 S 系，地面为 S 系。则 S 系中测得发出两光信号的时间间隔为,接收两光信号的时间间隔为,