相对时空观洛伦兹变换.pptVIP

爱因斯坦的狭义相对论基本原理 3.若在某一个惯性系S中测量到两无因果关系事件不同时不同地发生的两个事件，在其它惯性系可能还会观察到其先后顺序颠倒。 但如果两事件有因果关系，则其先后顺序在所有惯性系都一样。 事件1 事件2 若 且 则 其先后顺序竟会颠倒 ！！ 由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？ 时序与因果律 P90 时序: 两个事件发生的时间顺序。 在S中：是否能发生先鸟死，后开枪？ 在S中：先开枪，后鸟死 子弹 前 事件1： 开枪 在S中： 后 事件2： 鸟死 子弹速度 信号传递速度 所以由因果律联系的两事件的时序不会颠倒。 在S系中： 在S系中：仍然是开枪在前，鸟死在后。 3.明确几点 ①. 在 S’ 系中不同地点同时发生的两事件，在 S 系中这两个事件不是同时发生的。 ②.在 S’ 系中相同地点同时发生的两事件，在 S 系中这两个事件是同时发生的。 ④.当 vc 时， 低速空间“同时性”与参照系无关。 ③.若在某一个惯性系S中测量到两无因果关系事件不同时不同地发生的两个事件，在其它惯性系可能还会观察到其先后顺序颠倒。 若在某一个惯性系S中测量到两事件不同时不同地发生的两个事件，如果两事件有因果关系，则其先后顺序在所有惯性系都一样。 例1：在惯性系S中，观察到两个事件同时发生在x轴上，其间距是1m，而在S系中观察这两事件之间的距离是2m。试求：S系中这两事件的时间间隔。 解：S系中?t=0， ?x=1m 。 二、时间间隔的相对性 P80 在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔的关系。 研究的问题是： 固有时间 一个物理过程用相对于它静止的惯性系上的标准时钟测量到的时间（原时）。用? 表示。 一个物理过程用相对于它运动的惯性系上的标准时钟测量到的时间（两地时）。用?t 表示。 观测时间 花开事件： 花谢事件： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ a f e 0 . . . 弟 弟 哥 哥 考察 中的一只钟 两事件发生在同一地点 观测时间 （4.13） 原时 原时τ最短，动钟变慢 2012.3.15（10） 在S系中观察者总觉得相对于自己运动的 系 的钟较自己的钟走得慢。 正如所谓：“ 洞中方三日，世上已千年 ”的浪漫神话传说。 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 弟 弟 . . 哥 哥 结论：对本惯性系做相对运动的钟 （或事物经历的过程）变慢。 在 系中观察者总觉得相对于自己 运动的S系的钟较自己的钟走得慢。 a f e 0 . 弟 弟 弟弟 1971年美国科学家在地面对准精度为10-9秒铯原子钟，把4台原子钟放到喷气式飞机上绕地球飞行一圈，然后返回地面与地面静止的比较，结果慢了59毫微秒。与相对论值只差了10％，后来将原子钟放到飞船上实验精度进一步提高。 明确几点 ①.运动的时钟变慢。不同系下事件经历的时间间隔不同。时间空间是相互联系的。 ②.低速空间相对论效应可忽略。 ③.时钟变慢是相对的，S系看S’系中的时钟变 慢，反之 S’系看S系中的时钟也变慢。 例4、一飞船以9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行。飞船上的钟走了5s,地面上的钟经过了多少时间？ 解： 飞船的时间膨胀效应实际上很难测出 P83例4.1 三、长度的相对性 原长： 棒相对观察者静止时测得的它的长度（也称静长或固有长度）。 棒静止在S系中 S系测得棒的长度值是什么呢？ 长度测量的定义： 对物体两端坐标的同时测量, 两端坐标之差就是物体长度 动长（测量长度） 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 由洛仑兹变换 物体的长度沿运动方向收缩 1、相对效应 讨论 在S中的观察者 在S中的观察者 2 纵向效应 3 在低速下 ? 伽利略变换 在两参考系内测量的纵向（与运动方向垂直）的长度是一样的。 火车钻洞假象实验。 例1.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 Dt （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2、原长为5m的飞船以u＝9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？ 解： 差别很难测出。 P85例4.3 例3：一根直杆在S系中，其静止长度为l，与x轴的夹角为?。试求：在S系中的长度和它与x’轴的夹角。两惯性系相对运动速度为u。 解： 与P102习题4.6类似 狭义相对论时空观 1、相对于观测者运动的惯性系沿运动方向的长度对观测者来说收缩了。 2、相对于观测者运动的惯性系上的时钟系统对观测者来说变慢了（即时间变长了）。