电动力学课件6-3相对论时空理论.ppt

狭义相对论,西华师范大学重点建设课程,第六章第三节,相对论时空理论,3相对论时空理论,一相对论时空结构,1、光锥-间隔分类的几何意义,机动目录上页下页返回结束,二因果律和相互作用的最大传播速度,有因果关系的事件之间可用光和小于光速的信号联系，发生于光锥之内。事件先后顺序在各个参考系都不会改变。这是因果律成立的必要条件。,1、相对论时空理论不破坏因果律,2、相互作用的最大传播速度,机动目录上页下页返回结束,三同时的相对性,1、同时同地事件,结论：同时同地两事件，在任何惯性系中仍是同时同地事件,2、同地不时同事件,结论：同地不同时两事件，在其他惯性系中一般为不同地不同时事件，但时间顺序不会颠倒，即因果律不变。,3、同时不同地事件,结论：同时不同地两事件，在其他惯性系中一般为不同时、不同地事件。,同时的相对性：不同的惯性系时间不再统一，否定了绝对时空,机动目录上页下页返回结束,结论：有因果关系的事情在任何惯性系都不会改变。,例：在系中观测石家庄和北京在同一时刻出生了两个小孩，在系（如坐飞船，v接近光速）观测结果如何？又:一个生孩子的过程在不同惯性系的观测结果如何？,飞船从石家庄北京,北京的小孩先出生。,飞船从北京石家庄,北京的小孩后出生。,讨论生孩子的过程,出生开始为P1，结束为P2，,出生过程在任何惯性系都不会颠倒，但过程的时间间隔不同。,(1)从飞船上观测,机动目录上页下页返回结束,四洛伦兹变换下的速度变换公式,伽利略速度变换：,机动目录上页下页返回结束,分析,机动目录上页下页返回结束,二长度收缩(lengthcontraction),根据经典理论：,1.运动长度收缩,根据相对论理论：,在同一时刻测量长度,结论:运动尺子长度沿运动方向收缩。,机动目录上页下页返回结束,若尺子放在系中，,例如：一汽车,若速度,若速度,机动目录上页下页返回结束,思考问题,考虑到尾端的推进，应为,机动目录上页下页返回结束,三时间延缓（timedilation）,根据经典理论：,根据相对论理论：,固有时（原时）,因相对观察者运动的钟比静止的钟走得慢，该效应又称运动时钟减慢效应。,机动目录上页下页返回结束,在不同惯性系中测量给定两事件之间的时间间隔，测,得的结果以原时最短。,讨论,从狭义相对论的基本假设，可直接导出时间延缓效应,经历的时间,测量的时间,可导出测量时间为,机动目录上页下页返回结束,爱因斯坦延缓运动参考系中的时间节奏变缓了。在其中，,一切物理过程、化学过程、乃至观测者自己的生命节奏都变缓。,对于狭义相对论爱因斯坦延缓是相对的。,机动目录上页下页返回结束,例3,子是1936年由安德森（C.D.Anderson）等人在宇宙线,中发现的。它可自发的衰变为一个电子和两个中微子。自发衰,变的平均寿命,子。,地球上层大气中时，会形成丰富的,，当高能宇宙射线质子进入,在离地面,高空产生的,设来自太空的宇宙线,子，可否在衰变前到达地面？,已知,子相对于地球的运动速率为,粒子寿命内，S系运动距离,机动目录上页下页返回结束,孪生子效应（孪生子佯谬）简介,明明,亮亮,亮亮,亮亮,明明,究竟谁年轻？,1具有加速度，超出了狭义相对论的理论范围。,相对于惯性系转速越大的钟走得越慢与孪生子效应一致。,机动目录上页下页返回结束,解：先求尺的固有长度，由尺缩,（3）求测到的尺长，由尺长收缩,例4：在系中测得一直尺长度为，运动速度为，方向沿正向。而相对以v沿x正向运动。问在系中测到的尺长是多少？,（2）再求尺相对的速度，尺相对系的速度为。利用反变换：,机动目录上页下页返回结束,例5：设某物体内部由两事件P1和P2发生。在系的观察者测到该物体以速度u0沿x正向运动，P1、P2发生的时间间隔为t。今有系相对以速度v沿x反方向运动，则P1、P2两事件的固有时间间隔为多少？在系测得的P1、P2两事件的时间间隔为多少？,机动目录上页下页返回结束,作为课堂练习,答案,习题：P290：2、3、5、6、7、8、9,思考题2：一个人扛一个固有长度为L的梯子，以相对地面速度v冲进一个固有长度为L的厂房。当梯子末端刚进厂房时