E1狭义相对论时空观

1、声波传播媒质是空气，坐标系必须建立在空气上光波光波的传播媒质是什么？ 坐标系必须建立在什么上？光波的传播媒质是以太以太迈克尔孙干涉仪：迈克尔孙干涉仪：旋转无变化旋转无变化以太不存在以太不存在坐标系必须建立在什么上？坐标系必须建立在什么上？爱因斯坦的两个基本假设：爱因斯坦的两个基本假设：在所有惯性系测量真空中在所有惯性系测量真空中的光速都是相等的的光速都是相等的所有物理规律对所有惯性所有物理规律对所有惯性系都是等价的；系都是等价的；光速不变原理光速不变原理等价性原理等价性原理关于不同坐标系的光速？关于不同坐标系的光速？相对速度变化相对速度变化波长变化波长变化干涉图像变化干涉图像变化伽利略时空变换

2、：伽利略时空变换： PXX YY ZZ OO xx ),(),(zyxzyx ut系系K系系K 基本假设基本假设ttzzyyutxx zzyyxxvvvvuvv设设K系沿公共的系沿公共的X X轴相轴相对对K系以系以速度速度 u 运动运动光在光在K系和系和K系中速系中速度不一样度不一样不满足爱因斯坦的两个基本假设不满足爱因斯坦的两个基本假设K和和K都惯性系都惯性系洛仑兹变换：洛仑兹变换： PXX YY ZZ OO xx ),(),(zyxzyx ut系系K系系K 设设K系沿公共的系沿公共的X X轴相轴相对对K系以系以速度速度 u 运动运动222222()1()1xutxxutucyyzzuxtu

3、xcttcuc 222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc洛仑兹变换：洛仑兹变换： PXX YY ZZ OO xx ),(),(zyxzyx ut系系K系系K 设设K系沿公共的系沿公共的X X轴相轴相对对K系以系以速度速度 u 运动运动222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc xdxvdt22211cuv/c-uvdtdtdtdydydydtdyvxyy21xxvuv uc22211cuv/c-uvvxzz21c uccuc满足爱因斯坦的两个基本假设满足爱因斯坦的两个基本假设dtdtdtdxdxdxcvx狭义相对论时空观狭义相对论时

4、空观1 1、同时的相对性：、同时的相对性：222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 121221uxtctuc 222221uxtctuc 2121222)1u xxctttuc（0满足爱因斯坦的两个基本假设满足爱因斯坦的两个基本假设狭义相对论时空观狭义相对论时空观222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 211221uxtctuc 222221uxtctuc 1212221tttttuc12( , , )x tt2 2、时间延缓：、时间延缓：221tuct满足爱因斯坦的两个基本假设满足爱因斯坦的两个基本假设狭义相对论时空观狭义相

5、对论时空观222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 3 3、长度缩短：、长度缩短：12 xx11221xutxuc 22221xutxuc 1212221xxxxuc212122() 1uxxxxc21xx 满足爱因斯坦的两个基本假设满足爱因斯坦的两个基本假设狭义相对论小结狭义相对论小结洛仑兹变换：洛仑兹变换：222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 爱因斯坦的两个基本假设：爱因斯坦的两个基本假设：在所有惯性系测量真空中的光速都是相等的在所有惯性系测量真空中的光速都是相等的所有物理规律对所有惯性系都是等价的；所有物理规律对所有惯性

6、系都是等价的；狭义相对论时空观狭义相对论时空观1 1、同时的相对性、同时的相对性2 2、时间延缓、时间延缓3 3、长度缩短、长度缩短221/c-uttx/c-ux22121cuvuvvxxx22211cuv/c-uvvxyy22211cuv/c-uvvxzz2221/c-ucuxt满足爱因斯坦的两个基本假设满足爱因斯坦的两个基本假设例例 一列高速火车以速度u驶过车站时，固定在站台上的两只机械手在车厢上同时划出两个痕迹，静止在站台上的观察者同时测出两痕迹之间的距离为1 m，则车厢上的观察者应测出这两个痕迹之间的距离为多少？ 221 (m)1/xuc解x/c-ux221如如高速火车以速度为0.6c

7、2211/c-ux 26 . 011-m25. 11长度缩短长度缩短例 A 星以 0.8c 速度靠近地球，地球上观察到它发射的光强变化周期为2小时，求 A 星上测得光强变化周期？在一周期中A 星相对地球走的距离？221/c-utt22/1cutt小时）(2 . 18 . 0122mS1281073. 11038 . 036002 2时间延缓时间延缓例例 地球上某地先后受到两个雷击，时间间隔1s。在相对地球沿两雷击连线方向作匀速直线运动的飞船中测量，这两个雷击相隔2s。则这飞船的速度为多少？ 解221ttuc22112uc22/112cu时间延缓时间延缓32uc4322cu例 坐标S以0.6c的

8、速度向右移动,一长度为l的杆固定在S坐标内,杆与x的夹角为300,问在静止坐标系S中,杆与x的夹角为多大?xy y x030 L2 L2 L3c6 . 0u 2231(0.6 ) /22 3 5xLLccL2 LLy345LLtgxy036x/c-ux221长度缩短长度缩短例例 一个粒子的寿命为一个粒子的寿命为 它在地球上它在地球上 处生成处生成, ,它以它以的速度落向地球的速度落向地球, ,问它能到达地球吗问它能到达地球吗? ?-33.0 10 s1000km 0.8c0.8c s351017.4)104 .2/(1000s31051000km221ttuc它能到达地球它能到达地球km1200105104 .235238 . 01100 . 3时间延缓时间延缓km.310891c.u99980sm500设北京到广州的直线距离为，若宇宙飞船以的速度从广州飞往北京，问宇航员测得的两地距离为多少？若是速度大小为的飞机呢？ 221/c-uxx239998. 011089. 1-km8 .37283)103500(11089. 1-x31089. 1长度缩短长度缩短m150sm30一列静止长度为的火车，以地面上的观察者发现有两个闪电同时击中车头和车尾，问火车上的观察者测得这两个闪