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* 第三章 相 对 论 （第二讲） 1.相对性原理 所有物理规律在一切惯性系中都具有形式相同。 （所有惯性系都是平权的，在它们之中所有物理规律都一样。） 2.光速不变原理 在一切惯性系中，光在真空中的速率恒为c ，与光源的运动状态无关。 一、 狭义相对论的两条基本原理 前节回顾 二、洛仑兹变换 前节回顾 正变换 逆变换 三、洛仑兹速度变换 逆变换 正变换 前节回顾 四、洛仑兹速度变换 一维洛仑兹速度变换式 前节回顾 一、同时的相对性 6-3 狭义相对论的时空观 事件1 事件2 两事件同时发生 ？ 一、同时的相对性 6-3 狭义相对论的时空观 S Einstein train S 地面参考系 在火车上 分别放置信号接收器 发一光信号 中点 放置光信号发生器 实验装置 以爱因斯坦火车为例 6-3 狭义相对论的时空观——爱因斯坦火车 研究的问题 两事件发生的时间间隔 发一光信号 事件1 接收到闪光 事件2 接收到闪光 发出的闪光 光速为 同时接收到光信号 事件1、事件2 同时发生 6-3 狭义相对论的时空观——爱因斯坦火车 事件1、事件2 不同时发生 事件1先发生 处闪光 光速也为 系中的观察者又如何看呢？ 随 运动 迎着光 比 早接收到光 事件1 接收到闪光 事件2 接收到闪光 6-3 狭义相对论的时空观——爱因斯坦火车 同时性的相对性 在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系是不同时的。 用洛仑兹变换式导出 6-3 狭义相对论的时空观 例1：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。 S系中?t=0，?x=1m 解： 6-3 狭义相对论的时空观 例1：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。 S系中?t=0，?x=1m 解： 6-3 狭义相对论的时空观 原长 棒相对观察者静止时测得的它的长度（也称静长或固有长度）。 棒静止在S系中 S系测得棒的长度值是什么呢？ 长度测量的定义 对物体两端坐标的同时测量，两端坐标之差就是物体长度。 动长（测量长度） 二.长度的相对性 运动的棒变短 6-3 狭义相对论的时空观 二.长度的相对性 运动的棒变短 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 由洛仑兹变换 运动的棒变短 6-3 狭义相对论的时空观 二.长度的相对性 1、相对效应 讨论 在S中的观察者 在S中的观察者 6-3 狭义相对论的时空观 二.长度的相对性 讨论 2、 纵向效应 3、在低速下 ? 伽利略变换 在两参考系内测量的纵向（与运动方向垂直）的长度是一样的。 6-3 狭义相对论的时空观 例2、原长为10m的飞船以u＝3×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？ 解： 6-3 狭义相对论的时空观 讨论 例3：一根直杆在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。 解： 方向 6-3 狭义相对论的时空观 在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔(同一只钟测量)，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔(两只钟分别测量)的关系。 固有时间 一个物理过程用相对于它静止的惯性系上的标准时钟测量到的时间（原时）。用? 表示。 一个物理过程用相对于它运动的惯性系上的标准时钟测量到的时间（两地时）。用?t 表示。 观测时间 三、时间间隔的相对性 运动的钟 变慢 6-3 狭义相对论的时空观 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 花开事件： 花谢事件： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ 6-3 狭义相对论的时空观 考察 中的一只钟 两事件发生在同一地点 观测时间 原时 原时最短，动钟变慢。 6-3 狭义相对论的时空观 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 在S系中观察者总觉得相对于自己运动的 系 的钟较自己的钟走得慢。 6-3 狭义相对论的时空观 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 结论： 相对本惯性系做相对运动的钟（或事物经历的过程）变慢。 在 系中观察者总觉得相对于自己运动的S系的钟较自己的钟走得慢。 双生子效应 6-3 狭义相对论的时空观 即：S系测得的时间要长些，说明S’系上的钟“走慢了”。 S S’ S S’ S S’ 6-3 狭义相对论的时空观 例4、一飞船以u=9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行。飞船上的钟走了5s, 地面上的钟经