14.3 狭义相对论时空观78315 .pptVIP

14.3 狭义相对论的时空观 一、“同时性”的相对性 二、时间延缓 三、长度收缩 一、“同时性”的相对性 v 乙 同时接受到前后灯信号，两灯同时亮 灯同时亮,火车运动使之首先接受到前灯信号 甲接受的信号 乙接受的信号 甲乙接受的信号 甲 1. 地面观测者观测 地面 v 先接到前灯信号，所以前灯先亮 地面的运动抵消了发光的时间差,使之同时 接受到前后灯信号 乙 甲 甲接受的信号 乙接受的信号 2. 车上观测者观测 火车 v 两个异地事件，在一个惯性系中是同时的，在另一个惯性系中观察，则总是前面的事件先发生。 总结 同时接受两灯信号 两灯同时亮 先接到前灯信号前灯先亮 u 二、时间延缓 h 车上测者测量 u?t h u 二、时间延缓 l 同地事件时间间隔—— 原时?t? 最短。 在火车上，信号的发出和接收属同地事件，测得时间间隔称为原时。 地面系 火车系 h 一对事件，在不同的惯性系中，时间间隔不同； 当u c 时， 孪生子效应 讨论 例14.1 ?- 介子是不稳定粒子。从粒子产生到衰变所经历的时间称为粒子寿命。测得静止 ?- 介子的平均寿命 ?o = 2 ? 10-8 s。 某加速器产生的 ?- 介子以速率 u = 0.98 c 相对实验室运动。 求 ?- 介子衰变前在实验室中通过的平均距离。 分析 以粒子产生、衰变为两个事件 u A B 粒子系 S′：静止寿命 地面系S：寿命 两事件发生在同一地点，?0 为原时 三、长度收缩 u 乙 甲 乙 车的长度= 车 走过的路程 = 火车速度u ? 时间? 地面系 开始计时 经历了 经历了 开始计时 ? 时间 ?0 时间 车的长度= 地面 走过的路程 = 地面速度u ? 时间? 0 火车系 静止长度 （原长） 车的路程 u 甲 乙 开始计时 经历了 经历了 ? 时间 ?0 时间 车厢前端和塔相遇——A 事件 后端和塔相遇——B 事件 在地面系中， A 、B 事件都发生在同一地点(塔)，?0 是原时 在不同惯性系中测量一物体的长度，原长 l 最大。 地面系 l? = u?0 车系 l = u? 当u c 时， ， 长度收缩效应只发生在运动方向上；垂直于运动方向的长度不会收缩。 讨论 长度收缩是观测效应 “观测” 和 “看” 的区别 同时闪电时，车正好在山洞里 山洞比车短，火车可被闪电击中否？ u 例 车头到洞口，出现第一个闪电 u u 车尾到洞口，出现第二个闪电 闪电不同时 例 地球—月球系中测得地—月距离为 3.844×108 m，一火箭 0.8 c 的速率从地球向月球飞行，先经过地球 (A 事件)，之后又经过月球 ( B 事件)。 求 在地球—月球系和火箭系中，火箭由地球飞向月球所需时间。 解 在地—月系中，地—月距离为 在火箭系中，地—月距离为 飞行时间 飞行时间 A 事件 B 事件 l 另解 A 、B事件在火箭系的同一地点发生， ?t?是原时。 重点：两参照系中，光信号的轨迹 火车系中，发光和接受光在同地，轨迹是竖直的直线；而在地面系中，属 异地，轨迹是折线 。 两信号传播时间（路程和速度）相同，如同时接到，则属同时事件；反之，属异时事件 引言：两系测量车长的方法 地面系：车走过的距离（ = 车长）=速度 乘 时间t 车系：地面上的塔走过的距离（ = 车长）=速度 乘 时间t’