相对论-第二讲-时空观(09级用).pptVIP

* 让我们带着经典时空观的烙印, 去领略高速世界的风光! §5.3 狭义相对论的时空观 一. 同时性的相对性 由洛伦兹变换看出: 时间、空间和物质运动不可分割! 系: 地: 若在M处发一闪光信号, 设火车相对地匀速行驶, 在车中点M置光信号发生器, 在车头A、车尾 B 处分别置信号接收器. 事件 A处接收到闪光 事件 B处接收到闪光 分析: 事件的先后 车: 系: 同时发生 不同时发生 事件 先发生 B迎着光, 应比A早接收到光, 地面上观测: B A 用洛伦兹变换分析同时性的相对性: 系(地面): 系(火车): 对事件 : , 对事件 : 同时具有相对性: 在一惯性系中同时发生在不同地点的事件, 在另一有相对运动的惯性系中, 不再同时发生! —光速不变原理的直接结果! B A 爱因斯坦火车: A B S系 中点 A B S系 中点 先到B点, 再到A点 同时到达A、B 地面上的观测者说: 光源在地面CD的中点, 应同时到达C、D两点, A、B在火车上, 先到达B点, 后到A点. S系 D C S系 D C 二. 时钟延缓 子衰变实验: 固有寿命: 地面上测: “ 子” 从山顶运动到海平面的时间: 实验结果: 运动 子 的平均寿命长了, 即衰变过程变慢了! — 时钟延缓效应 在1910m的山顶上, 测得: 1963年, 子”的速度在0.9950 c - 0.9954 c “ 预计: 能到达海平面的“ ”子极少. 在K系中测, 信号来往的时间: 在K系中测, 信号来往的时间: 雷达钟: 而 K y x o d y x o d Y X O 用洛伦兹变换分析: 系(地面), 系(火车) 事件 开始闪光: 事件 停止闪光: 令 — 相对过程发生地静止的观察者测得时间间隔 — 固有时间 说明 (1) 固有时间 — 最短! 与过程发生地相对静止观察者测得时间. 与过程发生地有相对运动观察者测得时间. “运动时间” (同地测量) (2)运动时钟走得慢 — 时钟延缓 (3)时钟快慢比较的相对性 (4)时钟延缓效应是普遍的时空性质 钟A 钟B 地球(学生) 飞船(老师) 2分 3分 转两圈 转三圈 时钟延缓: 在相对过程发生地作匀速直线运动的惯性系中测得时间为固有时间的 倍. 双生子佯谬: 解: 事件A 事件B 系 系 问: 这两个惯性系的相对速度多大? 例1. 在惯性系 中同一地点发生两个事件A、B, B比A晚 , 在另一惯性系 中观测, B比A晚 . 不能先测鱼尾坐标, 再测鱼头坐标. 三. 长度收缩 如: 测量游动鱼的长, 如何测量物体的长度? 问题 要同时测量头和尾的坐标, 然后相减. ? 水 用洛伦兹变换分析: 系(地面), 系(火车) 事件 测左端 事件 测右端 即 棒的长度: — 相对物体静止观察者测 得长度称为固有长度. Y X O 棒相对 系静止 Y X O 棒相对 系静止: 说明 (1) 固有长度 —最长 与棒相对静止观察者测得长度. 与棒有相对运动观察者测得长度. “运动长度” —同时测量 运动物体在运动 方向的长度缩短 为固有长度的