[理学]大学物理课件复习资料电磁感应时空观.ppt

例1：设想有一光子火箭以 的速率相对地球作直线运动 ，若火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去 10 min ，则：地球上的观察者测得此事用去多少时间 ？ 运动的钟似乎走慢了。 解: 设火箭为 系、地球为 S 系 例2：观测者甲和乙分别静止在两个惯性参照系 K 和 K’ 中，甲测得在同一地点发生的两个事件间隔为 4s，而乙测得这两个事件的时间间隔为 5s，求：K’ 相对于 K 的运动速度。 解：因两个事件在 K 系中同一地点发生, 甲测量的是 固 有 时 间：Δt0 = 4s， 乙测量的是相对论时间：Δt = 5s 。 解得： * 6.4 狭义相对论的时空观 一、同时的相对性 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：在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中却不是同时发生的。即： 同时性是相对的，与观察者所处的参考系有关。 事件 2 系 (车厢参考系 ) S 系 ( 地面参考系 ) 事件 1 在 系中不同地点同时发生的两事件 在 S系中： 在 S 系中这两个事件一定不是同时发生的。 在 S 系： 在 系中同时同地发生的两事件 此结果反之亦然。 注意 在 S 系中这两个事件是同时发生的。 2）同时的相对性是光速不变原理的直接结果。 1）同时性是相对的。 3）同时的相对性否定了各个惯性系具有统一　　 　 时间的可能性，否定了牛顿的绝对时空观。 说明： 结论： 沿两个惯性系运动方向，不同地点发生的两个事件，在其中一个惯性系中是同时的，在另一惯性系中观察则不同时，所以同时具有相对意义。 　　只有在同一地点，同一时刻发生的两个事件，在其他惯性系中观察也是同时的。 例 ：在惯性系S 中，观察到两个事件同时发生在 x 轴上，间距是1 m ，而在 S系中观察这两事件之间的距离是2 m 。试求： S系中这两事件的时间间隔。 解： 由洛仑兹变换: 强调：要在某一参照系中测棒的长度，就要测量它的两端在同一时刻的位置间隔，尤其在相对被测物体运动的参照系中。 根据爱因斯坦的观点，既然同时是相对的，那么长度的测量也必定是相对的。 长度的测量是和同时性概念密切相关的。 二、长度的收缩 如何测量运动物体的长度? 设有一刚性棒，相对于S ?系静止，沿 x ? 轴方向放置。 在S′系测量，长度为： 在S系测量，长度为： 在S系中观察，棒是运动的，必须在同一时刻测量该棒两端点的坐标，即有： t2 - t1= 0。 没有同时性要求。 二、长度的收缩 测量为两个事件 要求 二、长度的收缩 由： 有： l0 称为固有长度（或原长）。 l0 称为原长， 是在相对物体静止的惯性系中所测量的长度。 l 称为相对论长度， 是在相对物体运动的惯性系中所测量的长度。 结论： 相对于棒运动的观察者和相对于棒静止的观察者测得的同一根棒的长度并不相同，棒的长度跟棒与观察者之间的相对运动有关。 重要概念：“原长” 　　在运动的惯性系 S 中测量静止在 S’ 惯性系中的细棒长度，得到的测量值比原来的长度短。这种现象称为长度缩短效应。 l0 为固有长度 1） 运动物体在运动方向上长度收缩。 收缩只出现在运动方向，与运动方向垂直的方向上物体的长度不变。 明确几点： 2） 同一物体速度不同，测量的长度不同。 物体静止时长度测量值最大（原长最长）。 3）低速空间相对论效应可忽略。 4）长度收缩是相对的，S 系看 S’ 系中的物体收缩， 反之，S’ 系看 S 系中的物体也收缩。 运动物体长度收缩是同时的相对性的直接结果。 地球上宏观物体最大速度 103 m/s ，比光速小 5 个数量级，在这样的速度下长度收缩约10-10，故可忽略不计。 （看人家的尺短） 火箭参照系 地面参照系 解 ：固有长度 例：设想有一光子火箭，相对于地球以速率 飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为 15 m ， 问：以地球为参考系，此火箭有多长 ？ 例：宇宙飞船相对于地面以速度 v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过 Δt ’ （飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为： [ A ] 例：一固有长度为 L0=90 m 的飞船，沿船长方向相对地球以 u =0.80 c 的速度在一观测站的上空飞过，该站测得的飞船长度及船身通过观测站的时间间隔各是多少？船中宇航员测前述时间间隔又是多少？ 解：该观测站测得的飞船长度： 该过程对宇航员来说，是观测站以