相对论21课件.ppt

X’ X C 解: 例2):K’系沿K系X轴作速度为 的匀速运动,K’系中有一光源发出一光子(光速为C).求K系中测得的该光子的光速. * 一）同时的相对性(Relativity of simultaneity) 在经典物理学中两件事是否同时，无论从哪个参照 系来看，结论都有是一致的。在相对论中呢？ Y X O Y’ X’ O’ 设在K系中， 发生两件事： 处， 时刻发生了一件事，（开灯） 处， 时刻发生了一件事，（开灯） 若同时： §18---3狭义相对论的时空观 （View of Time and Space of the Special Relativity） 一）同时的相对性 Y X O Y’ X’ O’ 设在K系中，发生两件事： 若同时： 在K’系来看，这两件事发生的时间是： 但 即K系认为同时的两件事，K’系测量是不同时的 Y X O Y’ X’ O’ 设在K’系中： 若同时： 但 即K’系认为同时的两件事，K系测量是不同时的 处 时刻发生一件事（开灯） 处 时刻发生另一件事（开灯） 在K系来看，这两件事发生间是： 爱因斯坦火车 A’ B’ K’系 中点 K系 A B A’ B’ K’系 中点 K系 A B 先到B’点 再到A’点 火车上的观察者说：光源在火车中点，光速为C，故必同时到达A’、B’点。 地面的观测者说：光源在地面AB的中点，应同时 到达AB两点，在火车上先到达B’点，后到A’点。 同时到达A’、B’ 那么谁说的对呢？爱因斯坦说都对。因为同时 本来就是相对的。 二）长度的收缩 Y X O X1 X2 Y’ X’ O’ X’1 X’2 设一杆平行于X’轴静止于 K’系，测得其长度： （本征长度） 相对物体静止的参照系测得 的长度称之为本征长度。 K系来观测呢？同时测量杆的两端坐标值为 杆长 依“LT” K系看棒缩短了， 为原长的 倍 同时 测量 二）长度的收缩 （本征长度） 杆长 依“LT” Y X O X1 X2 Y’ X’ O’ X’1 X’2 Y X O X1 X2 依“LT” X’1 X’2 Y’ X’ O’ 又若在K系中有一静止的棒，本征长度 K’系中观测棒长也 是比本征长度短了 结论：若一物体的本征长度为 ,则相对物体 作匀速直线运动的惯性系中测得的长度 为本征长度的 倍。 例：一宇宙飞船静止在地面时长为20米，当其以 0.99C飞行时，地面观测者测得宇宙飞船长多少？ 解：由题意，K’系中飞船静长 K系 K’系 故K系测得的长度 反过来，飞船观测地面测出长为20米长的东西也只有2.8米了。 K系 测量此空姐 变苗条了！ 早 晚 一个低速运动的 平面的视觉图象 汤姆斯先生的奇遇 一个高速运动的 立方体的视觉图象 一个高速运动的 平面的视觉图象 注意：长度测量的相对性是同时相对性的必然结果。因为相对有运动的参照系测量物体长度时，要同时测量，而你认为同时时，另一参照系不认为是同时的。各有各的同时性标准，因此长度的测量变得具有相对性了。 三）时间的延缓（膨胀） 在经典物理中，时间的测量是绝对的，一秒就是一秒，哪个参照系测量都是一样。相对论中呢？ Y X O X’ Y’ X’ O’ 设在K’系发生一件事--举手 开始时刻 放下时刻 测得的时间 （本征时间） 相对事件发生的地点静止 的参照系中所观测 的时间称为本征时间。 Y X O X’ Y’ X’ O’ 设在K’系发生一件事--举手 测得的时间 由K系测得的时间 由“LT” 时间膨胀了，即K系观测时，过程变慢了。 反过来若在K系某点X发生一件事情（如举手）经历了 时间。 由“LT”同样可得： 即K’系看来时间膨胀了 （本征） 结论：相对物体运动的参照系 ，观测物体经历的过程的时间延缓（膨胀）了，为本征时间的 倍。（又称爱因斯坦延缓） 时间延缓的实验验证： 1966---1967年欧洲原子核研究中心（CERN）对 ?粒子进行了研究。?粒子是一种基本粒子，在静系中测得的寿命为?0=2.2?10-6秒.当其加速到v= 0.9966C时,它漂移了八公里. 依牛顿定律,寿命不变,故漂移距离为: 依相对论:当粒子加速至於0.9966C时,寿命为: 故漂移的距离为: 与实验情况吻合得很好! 注意:时间的延缓是时空的自身的一种特性,与过程是生物的,化学的还是机械的无关!包括人的生命.为此介绍双生子佯谬.(Twin paradox) 一对双生兄弟:“明明”和“亮亮”,在他们20岁生曰的时候 ,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? K系 取飞船为K’系 地球为K系， 飞船飞出为事 件“1”，飞回为 事