狭义相对论的基本概念.ppt

三、洛仑兹速度变换 S系 S’系 根据洛仑兹变换 1、速度变换式 2、速度逆变换式 vxc时，洛仑兹速度变换式变成伽利略速度变换式； ux=c时，ux=c 洛仑兹速度变换本身就包含光速极限的概念。 3、说明 例：设想一飞船以0.90c的速度在地球上空飞行， 如果这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体相对飞船速度为0.90c 。问：从地面上看，物体速度多大？ 解： 选飞船参考系为S’系。 地面参考系为S系。 u x x ￠ 15-4 狭义相对论的时空观 一、同时性的相对性 1、同时性的相对性 在惯性系S中同时发生的两个事件，在惯性系S’中一般来说不再是同时发生的——同时性的相对性。 2、爱因斯坦火车 S‘——爱因斯坦火车 S——地面参考系 在S‘系中，事件1与事件2同时发生。 在S系中，事件1与事件2不是同时发生。 事件 1 ：车厢后壁接收器接收到光信号. 事件 2 ：车厢前壁接收器接收到光信号. 说明同时具有相对性，时间的量度是相对的 . 3、解释 在S系中，不同地点x1与x2同时发生两件事 在S系中 结论： 不同地点发生的两件事，对S来说是同时发生的，而在S系中不一定是同时发生的。 在同一地点同时发生的两件事，则在不同的惯性中是同时发生的。 若t1‘t2’，S‘系中，事件1早于事件2；但是随着x2’- x1‘的取值不同，t2-t1就可能小于零、大于零或等于零，两事件的先后次序在不同的惯性系中可能发生颠倒。 #同时具有相对意义# 例1、地球上, 在甲地x1处 时刻t1 出生一小孩 小甲 在乙地x2处 时刻t2 出生一小孩 小乙 两小孩的出生完全是两独立事件。 甲 乙 · · x1 x2 S ·若甲乙两地相距 x2 - x1 = 3000公里 t2 - t1 = 0.006秒,即甲先乙后 甲---哥, 乙---弟 ·飞船上看, ★若u = 0.6c, 可得t ?2 - t ?1 =0, 甲乙同时出生不分哥弟 ★若u = 0.8c可得t ?2 - t ?1 0,甲后乙先 甲---弟 乙---哥 时序倒了! 孪生子效应(twin effect) 设想：一对年华正茂的孪生兄弟,哥哥告别弟弟, 登上访问牛郎织女的旅程。归来时, 阿哥仍是风度翩翩一少年, 而迎接他的胞弟却是白发苍苍一老翁了, 真是“ 天上方七日, 地上已千年”。 讨论： 1) 这样的现象能够发生 Cs原子钟证明：1971年美国空军将Cs原子钟放在飞机上, 沿赤道向东和向西绕地球一周。回 到原处后, 分别比静止在地面上的钟慢59 ns 和 快 273 ns (1 ns = 10-9s)。 结论：相对于一惯性系的加速度越大的钟，走得越慢。与上述孪生子问题所预期的效应一致。 2) 按照相对的观点, 会不会弟弟看自己是少年, 而哥哥是老翁了呢? －－－孪生子佯谬(twin paradox) 答案：不会 原因：实际上,天(航天器)、地(地球)两个参考系是不对称的, 地---可以是一个惯性系；天---不是惯性系, 有加速度, 故能返回, 否则他将一去不复返, 兄弟永别了。 这超出狭义相对论的范围, 需用广义相对论讨论(广义相对论讨论有严格的证明, 实验证明见上： Cs原子钟)。 所以：Twin effect 而非Twin Paradox ♀试试看:有加速度的那个人变年轻了。按此道理,若人相对地面多作加速运动, 生命过程将进行得缓慢一些, 不易衰老, 对身体会有好处。 标尺相对 系静止 在 S 系中测量 测量为两个事件 要求 在 系中测量 二、长度的收缩 固有长度 当 时 . 固有长度：物体相对静止时所测得的长度 .（最长） 洛伦兹收缩: 运动物体在运动方向上长度收缩 . 长度收缩是一种相对效应, 此结果反之亦然 . 注意 * 14-1 伽俐略变换式 牛顿的绝对时空观 14-2 迈克尔逊－莫雷实验 14-3 狭义相对论的基本原理 14-4 狭义相对论的时空观 大学物理学电子教案 长江大学教学课件 狭义相对论的基本概念 引言 经典物理学的辉煌成就 经典力学 热力学与统计力学 光学 电动力学 物理学 经典物理 近代物理 力学 热学 电磁学 光学 相对论 量子论 从经典物理学到近代物理过渡时期的重要实验事实 迈克尔逊——莫雷实验：否定了绝对参考系的存在； 黑体辐射实验 光电效应 原子的线状光谱 强调 近代物理