大学物理下教学课件相对论02

1、相对论基础相对论基础 “同时同时”的相对的相对性性3 狭义相对论时空观狭义相对论时空观相对论基础相对论基础 221xcttv0122xcv012ttt012xxx 同时同时不同地不同地2 ),(1111tzyx),(2222tzyx 系系 (车厢车厢)s 系系 (地面地面),(1111tzyx1),(2222tzyxs x y o12xyov12369123691236912369在某个惯性系中同时发生的两个事件，在另一相对在某个惯性系中同时发生的两个事件，在另一相对它运动的惯性系中，并不一定它运动的惯性系中，并不一定同时发生同时发生。发生在不同地点的两个事件的同时性，不是绝对的，发生在不同地

2、点的两个事件的同时性，不是绝对的，只是个相对的概念。只是个相对的概念。相对论基础相对论基础 动动 钟钟 变变 慢慢时间膨胀时间膨胀相对论基础相对论基础 s系系同一同一地点地点 b 发生两事件发生两事件 s 系中观测两事件系中观测两事件),(),(2211txtx), (2tx), (1tx发射光信号发射光信号接收光信号接收光信号cdttt21222111cxttvxyosd12369123691x2x12369 yx xyvoossdb1236922221cxttv相对论基础相对论基础 12ttt固有时固有时：固有时最短，运动时大于固有时。固有时最短，运动时大于固有时。2121tt21t t运

3、动时运动时：t同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔。同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔。1）时间膨胀是一种相对效应。时间膨胀是一种相对效应。2）牛顿的绝对时间概念是相对论时间概念牛顿的绝对时间概念是相对论时间概念在参考系的相对速度很小时的近似。在参考系的相对速度很小时的近似。相对论基础相对论基础 长度收缩长度收缩xyozs物体固定在坐标系物体固定在坐标系s中。中。12xxl在在 s 系中测量系中测量物体相对于观察者运动时，对两个物体相对于观察者运动时，对两个端点坐标的测量必须同时进行端点坐标的测量必须同时进行ttt211 x2 x0l y xv o z s1x2x12xxl在在 系中

4、测量系中测量s固有长度固有长度：物体相对于观察者静止时，所测得的长度。：物体相对于观察者静止时，所测得的长度。对静止物体两个端点坐标的测量，不论同时进行对静止物体两个端点坐标的测量，不论同时进行还是不同时进行，都不影响测量结果。还是不同时进行，都不影响测量结果。0l相对论基础相对论基础 3. 和相对速度方向相垂直的长度是不变的。和相对速度方向相垂直的长度是不变的。212121xxxx1. 长度收缩是一种相对效应。长度收缩是一种相对效应。xyozs1 x2 x0l y xv o z s1x2x2111txxv2221txxv21ll21ll2. 牛顿的绝对空间概念是相对论空间概念牛顿的绝对空间概

5、念是相对论空间概念在相对速度很小时的近似。在相对速度很小时的近似。201l固有长度最长。固有长度最长。相对论基础相对论基础 221cutt为固有时t) s (000000002. 510310915283时间膨胀效应实际上很难测出。时间膨胀效应实际上很难测出。例，飞船以例，飞船以u=9103m/s的速率相对于地面匀速飞行。的速率相对于地面匀速飞行。飞船上的钟走了飞船上的钟走了5s时间，地面上的钟经过了多少时间？时间，地面上的钟经过了多少时间？相对论基础相对论基础 221cull)m(999999998. 4)103/1091583（和固有长（静长）的差别难于测出。和固有长（静长）的差别难于测出

6、。例，固有长度为例，固有长度为5m的飞船以的飞船以u9103m/s的速率相对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？于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？为固有长度 l相对论基础相对论基础 求得固有寿命的相对论理论值为求得固有寿命的相对论理论值为s10604.2s10281.691.01188220说明时间膨胀的预言是正确的。说明时间膨胀的预言是正确的。现代物理实验的有力证据：现代物理实验的有力证据： 介子以介子以0.91c高速飞行，高速飞行，测得其平均飞行距离是测得其平均飞行距离是17.135m，固有寿命（固有时），固有寿命（固有时）的实验值是的实验值是2.603

7、 10-8s。推算出其在实验室参考系中。推算出其在实验室参考系中的平均寿命为的平均寿命为s10281.6s109979.291.0135.1788相对论基础相对论基础 按照长度收缩效应，实验室距离的固有长度应为按照长度收缩效应，实验室距离的固有长度应为m127.17m91. 01101. 71220ll这与实际情形很符合。这与实际情形很符合。m101. 7m10063. 2109979. 291. 091. 0880cl 介子实验中，也可认为实验室相对于介子实验中，也可认为实验室相对于 介子以介子以0.91c的速度运动。在的速度运动。在 介子参考系中，测得的实验室长度介子参考系中，测得的实验室

8、长度服从长度收缩效应。服从长度收缩效应。 介子经历过的实验室距离为介子经历过的实验室距离为相对论基础相对论基础 因果关系的绝对性因果关系的绝对性假设假设b事件由事件由a事件引起，事件引起，1/1)1/1)/1)()(s222222222vcucuttttxxcucuttcuxxcuttttababababababab（有因果关系的两个事件，在任何惯性系中观察，有因果关系的两个事件，在任何惯性系中观察，时间顺序不会颠倒。时间顺序不会颠倒。cttxxvababs相对论基础相对论基础 车库佯谬（梯子佯谬）：车库佯谬（梯子佯谬）：车库长车库长5m，梯子长，梯子长10m，想，想沿车库长度方向将梯子放入并关上库门，是否可能？沿车库长度方向将梯子放入并关上库门，是否可能