第5章狭义相对论时空观.ppt

第1页，共21页，星期日，2025年，2月5日?火车参照系S’地面参照系SS’系中同时S系中先后??第2页，共21页，星期日，2025年，2月5日S’系:尺静止放在轴上，SS’S系中:观测者必须同时测得?从S系测运动的尺在运动的方向上缩短(收缩)(原长)二、长度的收缩（运动的尺收缩）第3页，共21页，星期日，2025年，2月5日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’?第4页，共21页，星期日，2025年，2月5日S系S’系同一地点两事件时间间隔(原时)三、时间延缓（运动的时钟变慢）第5页，共21页，星期日，2025年，2月5日如果在S系同一地点两事件时间间隔(原时)也有符合相对性原理S’系时间延缓效应符合相对性原理：第6页，共21页，星期日，2025年，2月5日uS’uSS’一系列同步钟可见S认为S’的钟慢了，而S’也认为S的钟慢了.根据同时的相对性，S系认为对准的钟，S’系认为没对准！矛盾一开始就出现了。时钟的校准：第7页，共21页，星期日，2025年，2月5日与实验符合得很好。时间延缓在研究介子的寿命时，得到了直接的验证。静止的介子平均寿命为在高能加速器中介子获得了0.75c的速度，实验测得介子衰变前通过的距离，并不是而是第8页，共21页，星期日，2025年，2月5日例：飞船地球问飞船上讲一节课用1小时，地球上用几小时？第9页，共21页，星期日，2025年，2月5日例1一艘宇宙飞船的船身固有长度为L0=90m,相对地面以u=0.8c的匀速度在一观测站的上空飞过。（1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？（2）宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？解：1）观测站测得船身的长度通过观测站的时间间隔为2）宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为或第10页，共21页，星期日，2025年，2月5日例2有一固有长度为L0的棒，在S系中沿x轴放置。另存在一S′系，以u相对S系沿x轴正方向运动。求：当棒在S系中沿轴以v运动时，从S′系中测得该棒的长度为多少？x(x?)SS′uo解：当棒在S系中以v运动时，在S′系看其速度为因L0是相对棒静止的参照系中测得的长度x′SSvxo相当于：第11页，共21页，星期日，2025年，2月5日洛伦兹变换狭义相对论的基本假设1）相对性原理2)光速不变原理狭义相对论的时空观1.同时性的相对性不同地点同时发生两事件A、B.在另一个系中A、B两事件不同时发生。2.长度收缩（运动的尺收缩）运动的尺在运动的方向上(相对于原长)缩短(收缩)3.时间延缓(运动的时钟变慢)S系中观测运动的钟(相对静止的钟)变慢(时间膨胀).第12页，共21页，星期日，2025年，2月5日甲开枪乙中弹倒下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！（信号传递速度）四、洛仑兹变换与事件的因果关系第13页，共21页，星期日，2025年，2月5日例.事件P1:张家生了个小A事件P2:李家生了个小B在S系，S’系中的时空坐标为:若在地面S系看,张家小A先出生，t2-t10。在飞船S’系看,必然也是张家小A先出生吗？小小第14页，共21页，星期日，2025年，2月5日根据洛仑兹变换虽然t2-t10,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。第15页，共21页，星期日，2025年，2月5日