133第13讲相对论的时空观.pptx

6.4狭义相对论的时空观6.4 狭义相对论的时空观基本概念：固有时间，运动时间； 固有长度，运动长度。 基本规律：时间膨胀 长度收缩教学基本要求 了解狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念， 了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差别。作业题:练习7 相对论时空观本节内容提纲 一 同时的相对性二 时间延缓效应（运动的钟变慢）三 长度收缩效应（运动的棒缩短）课堂回顾：1.狭义相对论基本原点：1） 相对性原理：在任何惯性系中，一切物理规律都具有相同的表达形式。 2）光速不变原理:在所有的惯性系中，真空中的光速是常量，与光源或观察者的运动无关。2.洛伦兹变换:??一、同时的相对性Su若两事件 、S 系： 系：1.牛顿力学中：同时是绝对的。即两事件在惯性系S中观察是同时发生的，在惯性系 中观察也是同时发生。伽俐略变换2.狭义相对论：S系同时发生， 系是否同时发生？6.4 狭义相对论时空观一、同时的相对性由洛仑兹变换 两同地事件同时性的绝对性则在 S‘ 系中两异地事件同时性的相对性在S系中同时 、异地 发生， 在 S 系中同时 、同地 发生， 同时 、同地发生。 则在S‘系中异时 、异地 发生。 结论： 两同地事件的同时性是绝对的,与参考系无关. 两异地事件的同时性是相对的,与参考系有关.思考：若在S系和S‘系位置互易，上结论不变。由洛仑兹变换 两同地事件同时性的绝对性则在 S系中在S‘系中同时 、异地 发生， 两异地事件同时性的相对性在S‘ 系中同时 、同地 发生， 同时 、同地 发生。 则在S系中 异时 、异地 发生。 结论： 两同地事件的同时性是绝对的,与参考系无关. 两异地事件的同时性是相对的,与参考系有关.同时的相对性例1.例1.设一列火车（S’系）以变速u相对地面（S系）作匀速直线运动，某时刻在车厢正中央有一闪光灯发出信号，到达车厢前壁B为事件1，到达车厢后壁A为事件2。例1.设一列火车（ S‘系）以变速u相对地面（S系）作匀速直线运动，某时刻在车厢正中央有一闪光灯发出信号，到达车厢前壁B为事件1，到达车厢后壁A为事件2。对车内的观察者（ S‘系）：B由于光向各方向传播的速率均为c，A同时到达A，B。事件1、2同时发生。对地面的观察者（S系）：按光速不变原理，光速仍为c，B壁以速率u离开光信号，A壁以速率u接近光信号，所以光信号先到A后到B，事件1、2不同时发生。说明：在S‘系中同时发生的两事件，在s系中不一定是同时发生的，所以同时是相对的。如s系中 事件1先于事件2发生.二、时序与因果律1. 同地两事件的时序在S系中事件1先于事件2发生时序不变同地发生的两事件的时序是绝对的。如s系中　 ，事件1先于事件2.2. 异地两事件的时序在 系中1）同时的相对性。?2) 说明：在S系看来事件1比事件2先发生，相对论中，对不同惯性系测得两事件发生的先后次序颠倒。在 系看来事件2比事件1先发生，有因果关系的关系的两事件注意：?a).S：先发射无线电磁波接收，? ：接收? ：死亡出生? b).S：出生当时有因果关系的两异地事件，则必通过某种信息传递，而此信息传递的速度总小于c，，则S系 系有因果关联的两事件—时序不变结论：相对论时空观符合因果律独立事件（没有因果关联）—时序可以颠倒！例2 ：在惯性系S 中，观察到两个事件同时发生在 x 轴上，间距是1 m ，而在 S系中观察这两事件之间的距离是2 m 。试求： S系中这两事件的时间间隔。解：由洛仑兹变换:固有时(proper time)：非固有时：三、时间的延缓两个重要概念： 在一个惯性系中,同一地点发生的两事件之间的时间间隔,为固有时间间隔. 在另一个作相对运动的惯性系中, 测得的这两事件之间的时间间隔,称为非固有时间间隔. 这两事件一定为异地事件.运 动 的 钟 变 慢系同一地点B发生两事件发射一光信号接受一光信号B在S系中观测这两事件明确几点:1)S系中同一地点先后发生的两个事件的时间间隔，比S系中测得的时间间隔短。运动的时钟变慢。时间测量上的这种效应通常叫做时间延缓-时间膨胀效应2) 先后发生的两事件在不同惯性系中测量的时间是不同 的。--时间间隔的测量是相对性--时间间隔的测量是绝对性 （回到经典）3）4) 固有时最短。5）固有时必须同地测量.6）时钟延缓具有倒易性慢...慢6）时钟延缓具有倒易性在S系看，S系中的时钟变慢在S系看，S系中的时钟变慢例3：孪生兄弟的谬误： 哥哥在速度为0.9998c的飞船上生活一年，弟弟