[高等教育]相对论1.ppt

根据 洛仑兹变换 由于这两个事件无因果关系，虽然 t2 - t1 0 但是, x1、x2 是可以取各种数值的, 对于 x2-x1的不同情况来说， ? t’(完全可以) ?0；?0；?0 。 即两事件的时序完全可能颠倒。 甲开枪 乙中弹倒下 vs (x1,t1) (x2,t2) 子弹速度 这里 S系 S‘系中观察 是否会有 甲先开枪，乙后中弹倒下。 乙先中弹倒下。甲后开枪！ 不会改变相关事件的因果关系 （信号传递速度） 2 . 长度收缩 （运动的尺收缩） S’系: 尺静止放在 轴上， S系中: 观测者必须同时测 得 S S’ ? 从S系测运动的尺在运动的方向上缩短(收缩) (原长) 长度收缩 效应 符合相对性原理： S系: 尺静止放在 轴上， S’系中: 观测者必须同时测 得 S 从S’系测运动的尺在运动的方向上也缩短(收缩)！符合相对性原理 (原长) S’ ? 例：在静止坐标系S中，杆以速度0.8c沿x轴正向运动，测得它的长度为10m，并与x轴夹角为300，求杆静止参照坐标系中，杆的长度及与x轴的夹角 解： 例. 在S参照系中，有一个静止的正方形，其面积为100cm2, 观测者S１以0.8c的匀速度沿正方形的对角线运动，求S１ 所测得的该图形的面积？ 解：设正方形的边长为a，对角线长分别为bx，by。 a x y u 例：一山洞长1km，一列火车静止时长度也是1km。这列火车以0.6c的速度穿过山洞时，在地面上测量，(1)列车从前端进入山洞到尾端驶出山洞需要多长时间？(2)整个列车全在山洞内的时间有多长？(3)如果在列车上测量呢？ 解： (1) S系： 列车长 山洞长 系： 列车长 山洞长 (2) S系： 系： 列车的长度比山洞长，整个列车不可能有全在山洞内的时刻 3 . 时间延缓 (运动的时钟变慢) S系 S’系 同一地点两事件时间间隔 (原时) 如果在S系 同一地点两事件时间间隔 (原时) 都有 符合相对性原理 S’系 例： 飞 船 地 球 问飞船上讲一节课用 1 小时， 地球上用几小时？ * 7.1 伽利略变换 伽利略相对性原理 第七章 相对论基础 力学是研究物体运动的学问。为研究方便选择不同的参照系，利用基本力学定律，相对于所选参照系分析物体的运动 问题一：对于不同的参照系，基本力学定律的形式完全一样吗？ 问题二：对于不同的参照系，长度和时间的测量结果是一样吗？ 一、 伽利略变换 x x’ y o z S y’ z’ o’ S’ P u r r’ ut 当 o , o’ 重合时,开始计时, t = 0 , t’= 0 经过一段时间,在某时刻, P 的位置 在 S 系中 (r , t），在S’系中（r’,t’)　 1、 坐标变换 伽利略坐标变换 伽利略变换；找 之间的关系 2、 速度变换 伽利略速度变换公式 时间不受运动状态的影响 , 时间的测量与参考系无关. 物体的长度(空间间隔)也与物体的运动状态无关 绝对时空观 3、 伽利略相对性原理指出;所有惯性系都是等价的，力学规律在各惯性系中具有相同的形式. 4、 伽利略变换的困难 （1） O c S’ u c+u d 乙 S 甲 在 S’系, 子弹光以 c 速前进 在S 系看; 子弹光的速度 v = c+u 经过 看见子弹 显然 乙先看见子弹,再看见举枪 因果倒置 经过 后乙看见举枪 （2）真实的例子：蟹状星云 北宋 1054年超新星爆炸事件 23天非常亮,白天也能看见. 1056年经过22个月后,才不能为肉眼看见. 爆炸残骸即金牛星座的蟹状星云. A B D c+u c-u c L 地球 L=5000光年 u = 1500公里/秒. 年 年 50年， 25年，22月 说明光速与光源运动无关！ 19世纪60年代麦克斯韦建立了解释电磁现象的方程---Maxwell Eqution。并导出了电磁波的方程。 （3） “以太风”测量零结果 式中：C为真空中的光速 如何看待这个电磁波和光速呢？由于牛顿定律在人们头脑中的统治地位。人们很自然地要与曾用牛顿定律成功解释过的机械波来类比。 机械波 电磁波(光） 1）依靠弹性媒质传播， 其波速由弹性模量和媒质密度决定。 如声波在空气中传播 2）波速是相对于相对静止的参照系的波速。 1）依靠弥漫宇宙的“以太”传播。 C很大，故“以太”应