相对论12009课件.ppt

例：在静止坐标系S中，杆以速度0.8c沿x轴正向运动，测得它的长度为10m，并与x轴夹角为300，求杆静止参照坐标系中，杆的长度及与x轴的夹角 解： 例. 在S参照系中，有一个静止的正方形，其面积为100cm2, 观测者S１以0.8c的匀速度沿正方形的对角线运动，求S１ 所测得的该图形的面积？ 解：设正方形的边长为a，对角线长分别为bx，by。 a x y u 例：一山洞长1km，一列火车静止时长度也是1km。这列火车以0.6c的速度穿过山洞时，在地面上测量，(1)列车从前端进入山洞到尾端驶出山洞需要多长时间？(2)整个列车全在山洞内的时间有多长？(3)如果在列车上测量呢？ 解： (1) S系： 列车长 山洞长 系： 列车长 山洞长 (2) S系： 系： 列车的长度比山洞长，整个列车不可能有全在山洞内的时刻 3 . 时间延缓 (运动的时钟变慢) S系 S’系 同一地点两事件时间间隔 (原时) 如果在S系 同一地点两事件时间间隔 (原时) 都有 符合相对性原理 S’系 例： 飞 船 地 球 问飞船上讲一节课用 1 小时， 地球上用几小时？ 例：静止的介子平均寿命为 在高能加速器中 介子获得了0.75c 的速度， 实验测得 介子衰变前通 过的距离，并不是 而是 与实验符合得很好。 时间延缓在研究介子的寿命时，得到了直接的验证。 洛伦兹变换 狭义相对论的基本假设 1）相对性原理 2) 光速不变原理 狭义相对论的时空观 1 . 同时性的相对性 不同地点同时发生两事件A、B. 在 S’系中A、B两事件不同时发生。 2 . 长度收缩 （运动的尺收缩） 运动的尺在运动的方向上(相对于原长)缩短(收缩) 3 . 时间延缓 (运动的时钟变慢) S系中观测运动的钟(相对与静止)的钟变慢(时间膨胀). u S’ u S S’ 一系列同步钟 这才对准了！ 可见S认为S’的钟慢了，而S’也认为S的钟慢了. 符合相对性原理吗？ 根据同时的相对性，S系认为对准的钟，S’系认为没对准！ 矛盾一开始就出现了。 介绍孪生子佯谬.(Twin paradox) 一对孪生兄弟:“明明”和“亮亮”,在他们20岁生日的时候 ,明明坐宇宙飞船去作一次星际旅游,飞船一去一回作匀速直线运动,速度为0.9998C.明明在天上过了一年,回到地球时,亮亮已多大年龄? S系 取飞船为S’系 地球为S系， 飞船飞出为事 件“1”，飞回为 事件“2” 对S’系： 对S系： 你怎么这 样老了！ 老朽71 岁了！ 亮亮 S ’系 明明 S系 取飞船为S’系 地球为S系， 飞船飞出为事 件“1”，飞回为 事件“2” 对S系： 对S’系： 你怎么这 样老了！ 老朽71 岁了！ S’系 亮亮 问题：相对的 加速 -- 非惯性系 广义相对论 若用到一对夫妻身上（丈夫宇航）会怎样呢？ 趣味之谈： ?仙境一天，地面一年 (牛郎织女) 20 岁和 71岁 初始 见面时 * 7.1 伽利略相对性原理 伽利略变换 1, 伽利略相对性原理 第七章 狭义相对论 力学是研究物体的运动。为研究方便选择不同的参照系，利用基本力学定律，相对于任意参照系分析物体的运动 问题一：对于不同的参照系，基本力学定律的形式完全一样吗？ 问题二：对于不同的参照系，长度和时间的测量结果是一样吗？ 2, 伽利略变换 x x’ y o z S y’ z’ o’ S’ P u r r’ ut 当 o , o’ 重合时,开始计时, t = 0 , t’= 0 经过一段时间,在某时刻, P 的位置 在 S 系中 (r , t），在S’系中（r’,t’)　 (1) 坐标变换 伽利略坐标变换 伽利略变换；找 之间的关系 (2) 速度变换 伽利略速度变换公式 时间不受运动状态的影响 , 时间的测量与参考系无关. 物体的长度(空间间隔)也与物体的运动状态无关 绝对时空观 (3) 伽利略相对性原理指出;所有惯性系都是等价的，力学定律在各惯性系中具有相同的形式. (4) 伽利略变换的困难? 1, O c S’ u c+u d 乙 S 甲 在 S’系, 子弹光以 c 速前进 在S 系看; 子弹光的速度 v = c+u 经过 看见子弹 显然 乙先看见子弹,再看见举枪 因果倒置 举手发出的光的速度 v=c 经过 后乙看见举枪 2，真实的例子：蟹状星云 2,真实的例子 , 北宋 1054年超新星爆炸事件 23天非