5-2相对论2解说.pptVIP

* 一、长度的收缩效应 S’系以速度 u 相对于S系运动，一细棒静止于S‘系，并沿ox’轴放置。S’系中观察者测得细棒的长度为 通常把观察者相对于棒静止时所测得的长度 称为棒的固有长度 l0 用S系的坐标表示 同时测量 相对观察者静止，其长度的测量值最大；当它运动时，在运动方向上物体的长度要缩短。 x A′ B′ x1 B′ A′ 5- 4 狭义相对论的时空观 例3、固有长度为 5m 的飞船以 u＝9×103m/s 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？ 解：根据长度收缩公式 带入数据 其差别是很难测出的。 二、时间的延缓效应 S‘系中处有一静止的钟，两事件发生在同一地点x’，对应的时刻分别为t1‘、t2’，于是在S‘系的钟所记录两事件的时间间隔 D t’= t2‘ -t1‘ 称为固有时间 D t0。 S系中 结论： 在S‘系所记录的同一地点发生的两个事件的时间间隔小于S系所记录两事件的时间间隔—— S 系的钟记录S‘系同一地点发生的两个事件的时间间隔，比S‘系的钟所记录该两事件的事件间隔要长些，即运动的钟变慢——时间延缓效应。 同样从S‘系看S系的钟，也认为运动着的钟走慢了。 例4、一飞船以 u=9×103m/s 的速率相对与地面匀速飞行。飞船上的钟走了 5s ，地面上的钟经过了多少时间？ 解：根据公式 带入数据 飞船的时间膨胀效应实际上也是很难测出的。 例5、带正电的?介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10-8s，之后即衰变成一个?介子和一个中微子．今产生一束?介子，在实验室测得它的速率为u=0.99c，并测得它在衰变前通过的平均距离为52m，这与理论预期结果是否一致？ 解：若用平均寿命 ?t0=2.5 ×10-8s 和 u相乘，得7.4m,与实验结果不符。考虑相对论的时间膨胀效应， ?t0 是静止?介子的平均寿命，是固有时间，当?介子运动时，在实验室测得的平均寿命应是： 实验室测得它通过的平均距离应该是：uΔt=53m,与实验结果符合得很好。 狭义相对论的时空观： 狭义相对论指出了时间和空间的量度与参考系的选择有关。时间 与空间是相互联系的，并与物质有着不可分割的联系。不存在孤 立的时间，也不存在孤立的空间。 三、同时性的相对性 1、同时性的相对性 在惯性系S中不同地点同时发生的两个事件，在惯性系S’中一般来说不再是同时发生的——同时性的相对性。 2、爱因斯坦火车 S‘—爱因斯坦火车 S—地面参考系 在S‘系中，事件1与事件2同时发生。 在S系中，事件1与事件2不是同时发生。 3、解释 在S系中，不同地点x1与x2同时发生两件事 在S系中 结论： ①不同地点发生的两件事，对S‘来说是同时 发生的，而在S系中不一定是同时发生的。 ②在同一地点同时发生的两件事，则在不同的惯性中也是同时发生的。 若t1‘t2’，S‘系中，事件1早于事件2；但是随着x2’- x1‘的取值不同，t2-t1就可能小于零、大于零或等于零，两事件的先后次序在不同的惯性系中可能发生颠倒。 例1、地球上: 在甲地x1处 时刻t1 出生一小孩 甲 在乙地x2处 时刻t2 出生一小孩 乙 两小孩的出生完全是两独立事件。 甲 乙 · · x1 x2 S ·在地面看来，若甲乙两地相距 x2 - x1 = 3000公里 t2 - t1 = 0.006秒, 即甲先乙后 甲---哥, 乙---弟 ·若从飞船上看, ★若u = 0.6c, 可得t ?2 - t ?1 =0, 甲乙同时出生, 不分哥弟 ★若u = 0.8c可得t ?2 - t ?1 0, 甲后乙先, 甲---弟 乙---哥 时序倒了! · S中:若 事件1---因(先), 2---果(后), 如电磁波的发射等,即 t2 - t1 0, 那么在S?中: t2?- t1?= t2 - t1 - (x2 - x1) u c2 ? 1 - ? 2 t2?- t1?= ? 1 - ? 2 t2 - t1 [ 1 - ] u c2 x2 - x1 t2 - t1 ?s = x2 - x1 t2 - t1 信号速度 ?s ? c t ?2 - t ?1 和 t2 - t1 同号, S?中和S 中时序相同。 有因果关系的事件 时序不会颠倒因果关系不变。 四、同时性与因果律 *孪生子效应(twin effect) 设想：一对年华正茂的孪生兄弟,哥哥告别弟弟, 登上访问牛郎织女的旅程。归来 时, 阿哥仍是风度翩翩一少