伽利略变换和经力学时空观.pptVIP

第三章 相对论;爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人;3.1 伽利略变换和经典力学时空观;3.1 伽利略变换和经典力学时空观;即加速度对伽利略变换保持不变；或者说， 在所有惯性系中，加速度为一不变量。;3.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件;3、解释天文现象的困难;3.3 狭义相对论基本原理 洛仑兹变换;2、 光速不变与伽利略变换 与伽利略的速度叠加原理针锋相对;二、洛仑兹变换式;二、洛仑兹变换式;※三、洛仑兹变换式的推导;和;原点重合时，从原点发出一个光脉冲，其空间坐标为：;;对于洛仑兹变换的说明：;5、时间和空间的坐标都是实数，变换式中 不应该出现虚数；;例1：一短跑选手，在地球上以10s的时间跑完100m，在飞行速率为0.98c的飞船中观测者看来，这个选手跑了多长时间和多长距离（设飞船沿跑道的竞跑方向航行）？;例2：在惯性系S中，相距?x = 5?106m的两个地方发生两个事件，时间间隔?t =10-2s；而在相对于S系沿x轴正向匀速运动的S系中观测到这两事件却是同时发生的，试求：S系中发生这两事件的地点间的距离?x。;四、洛仑兹速度变换;四、洛仑兹速度变换;四、洛仑兹速度变换;1、当v = c时，得v = c;设;例3：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体相对飞船速度为0.90c 。 问：从地面上看，物体速度多大？;例3：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体相对飞船速度为0.90c 。 问：从地面上看，物体速度多大？;时间的概念与同时性相联系;一、同时性的相对性;S; 对不同参考系，沿相对速度方向配置的同样的两个事件之间的时间间隔是不同的。时间的量度是相对的。;例4：在惯性系S中，观察到两个事件同时发生在x轴上，其间距是1m，而在S系中观察这两事件之间的距离是2m。试求：S系中这两事件的时间间隔。;二、 长度收缩;S;【思考】与运动方向垂直的长度收缩吗？;真空中的光速，是实际物体速度的上限。;例5：一根直杆在S系中，其静止长度为 l ，与x轴的夹角为?。试求：在S系中的长度和它与x 轴的夹角。两惯性系相对运动速度为u。;三、时间膨胀;三、时间膨胀; 在一个惯性系中观测，另一个惯性系中同地发生的两个事件的时间间隔变大。这称为时间延缓效应。; 在求解涉及同地发生的事件的问题时，为了计算方便一般应该：先确定哪个是原时(同地时)，然后再找出对应的测时。 ;3、时间延缓效应的实验验证; 设想有一对孪生兄弟，哥哥告别弟弟乘宇宙飞船去太空旅行。在各自的参考系中，哥哥和弟弟的细胞分裂周期都是2.4年。但由于时间延缓效应，在地球上的弟弟看来，飞船上的哥哥的细胞分裂周期要比2.4年长，他认为哥哥比自己年轻。而飞船上的哥哥认为弟弟的细胞分裂周期也变长，弟弟也比自己年轻。; 如果飞船返回地球则在往返过程中有加速度，飞船就不是惯性系了。这一问题的严格求解要用到广义相对论，计算结果是，兄弟相见时哥哥比弟弟年轻。这种现象，被称为孪生子效应。;由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？;子弹速度;例、一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的静长是相等的。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端。试问此闪电能否在火车的a端留下痕迹？;例、一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的???长是相等的。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端。试问此闪电能否在火车的a端留下痕迹？