第6章狭义相对论1课件.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 如果事件的先后次序是相对的，那么会不会在某个参考系中能看到一个人的死亡早于他的诞生?一列火车的到达早于它的出发呢？ 年轻小伙名杰克， 神行有术赛光子， 有朝一日学相对， 今朝出门昨夜归． 因为　　　　　　　　　 因果关系要求 必有 即： 因果事件先后次序的绝对性对相对论的要求是：所有物体运动的速度、讯号传输的速度及作用传递的速度等不能超过光速。 4、关联（因果）事件的时间次序是绝对的。 S系：一列车t 1 时刻由x 1 处出发，匀速行驶，t 2 时刻到达 x 2处 S ?系： 火车的运动速度 1、不同地事件的同时性是相对的 2、同地事件的同时性是绝对的 3、两个独立事件的时间次序是相对的 4、关联（因果）事件的时间次序是绝对的 小结 事件发生的同时性和不同时事件的次序 二、时间膨胀效应： S 系中同地发生的两个事件的时间间隔Δt = t 2 – t 1 惯性系 S相对 S 以速度u沿x轴运动 在 S系中测得时间间隔为： Δt ＞Δt 若上述事件发生在S系的同一地点，时间间隔 在S系中测得两事件时间间隔Δt ： Δt Δt 2、时间膨胀效应：在S系中的同一地点发生的时间间隔为τ0的两个事件，在S系中测得它们的时间间隔为τ，τ＞τ0的现象称为时间膨胀效应。 1、原时：在一个惯性系中同一地点发生的两个事件的时间间隔，称为原时或固有时间,通常原时用τ0表示。 说明：（1）当 uc 时，τ≈τ0，结果与绝对时空观一致。 （2）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。 [例] 以u = 0.9998 c 飞行的飞船，船上的指示灯亮灭一次，在飞船上记录的时间为1s，求在地球上记录的时间。 （3） 运动时钟走的速率比静止时钟走的速率要慢。 （4）运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征。 二、长度收缩效应： 在S系中同时测量杆两端坐标 在S ?系中沿x ?轴静止放置直杆， 测得杆的原长 S ?系相对于S系以速度 u 在运动 在S系中测得杆的长度 在S 系中沿x 轴静止放置直杆 测得杆的原长 。 在S ?系中同时测量直杆两端的坐标 u 越大，收缩越大，当u c 时，L≈ Lo ；u = c 时 L＝0。 2、动尺收缩效应：沿尺长度方向相对尺运动的观测者测得的尺长 L，较相对尺静止观测者测得的同一尺的原长 L0 要短。 1、原长：与事件相对静止的惯性系中测得的两个事件之间的空间间隔．通常原长用L0表示. 3、长度收缩效应只发生在运动方向上，与运动方向垂直方向的上的长度不变 。 2、长度收缩效应是相对的，相对杆运动的惯性系中测得的长度缩短了； 1、在不同惯性系中测量同一尺长，以原长为最长。 4、 长度收缩效应也适用于某一惯性系中两固定点距离 的测量，在该惯性系中得到的是静止长度，而在其他惯性系中测得的距离是运动长度。 例题6-7 有一个高速火车以速度u 驶进车站时，停在站台上的相距1米的两个机械手在车上同时划出两个痕迹，问在火车上看两痕迹的距离为多少？ 解 取地为S系，车厢为S系，因： 则有： 解:①由于u=2.4×10 8m/s＝0.8c，故在实验室中测得这种π介子的平均寿命为 ②衰变前在实验室通过的平均距离为 l=τv＝2.4×10 8 ×4.33×10 -8=10.4m 这一结果于实验相符得很好。 例题6-8 带电π介子静止时的平均寿命为2.6×10-8s，某加速器射出的带电π介子的速率为2.4×10 8 m/s,试求①在实验室中测得这种粒子的平均寿命；②这种π介子衰变前飞行的平均距离。 例题6-9 在S系中有一根米尺与ox轴成30°，且位于xoy平面内，若要使这一米尺与S系中的ox轴成45°，①试问S系应以多大的速率u沿x轴方向相对S系运动？②在S系中测得米尺的长度。 解：设在S系和S′系中米尺的长度分别为l, l,且 l= 1m x′ u z′ o′ o x y z y′ 30° 例题6-10 在地面上有一跑道长100m，运动员从起点跑到终点，用时10s，现从以0.8c速度向前飞行的飞船中观测：（1）跑道有多长？（2）运动员跑过的距离和所用的时间。 解： 以地面参考系为系S，飞船参考系为系S′。 （1）跑道固定在系S，原长L0=100m。由于S系相对S′系高速运动，因而在S系观测，跑道的长度为 （2）运动员起跑和到达终点是既不同地也不同时的事件。由洛伦兹变换式 将△x=100m，△t=10s和u=0.8c代入以上两式，计算得 负号表示在S’系中观测，运动员是沿x’负