狭义相对论的基本概念..ppt

例1、地球上, 在甲地x1处 时刻t1 出生一小孩 小甲 在乙地x2处 时刻t2 出生一小孩 小乙 两小孩的出生完全是两独立事件。 甲 乙 · · x1 x2 S ·若甲乙两地相距 x2 - x1 = 3000公里 t2 - t1 = 0.006秒,即甲先乙后 甲---哥, 乙---弟 ·飞船上看, ★若u = 0.6c, 可得t ?2 - t ?1 =0, 甲乙同时出生不分哥弟 ★若u = 0.8c可得t ?2 - t ?1 0,甲后乙先 甲---弟 乙---哥 时序倒了! 孪生子效应(twin effect) 设想：一对年华正茂的孪生兄弟,哥哥告别弟弟, 登上访问牛郎织女的旅程。归来时, 阿哥仍是风度翩翩一少年, 而迎接他的胞弟却是白发苍苍一老翁了, 真是“ 天上方七日, 地上已千年”。 讨论： 1) 这样的现象能够发生 Cs原子钟证明：1971年美国空军将Cs原子钟放在飞机上, 沿赤道向东和向西绕地球一周。回 到原处后, 分别比静止在地面上的钟慢59 ns 和 快 273 ns (1 ns = 10-9s)。 结论：相对于一惯性系的加速度越大的钟，走得越慢。与上述孪生子问题所预期的效应一致。 2) 按照相对的观点, 会不会弟弟看自己是少年, 而哥哥是老翁了呢? －－－孪生子佯谬(twin paradox) 答案：不会 原因：实际上,天(航天器)、地(地球)两个参考系是不对称的, 地---可以是一个惯性系；天---不是惯性系, 有加速度, 故能返回, 否则他将一去不复返, 兄弟永别了。 这超出狭义相对论的范围, 需用广义相对论讨论(广义相对论讨论有严格的证明, 实验证明见上： Cs原子钟)。 所以：Twin effect 而非Twin Paradox ♀试试看:有加速度的那个人变年轻了。按此道理,若人相对地面多作加速运动, 生命过程将进行得缓慢一些, 不易衰老, 对身体会有好处。 标尺相对 系静止 在 S 系中测量 测量为两个事件 要求 在 系中测量 二、长度的收缩 固有长度 当 时 . 固有长度：物体相对静止时所测得的长度 .（最长） 洛伦兹收缩: 运动物体在运动方向上长度收缩 . 长度收缩是一种相对效应, 此结果反之亦然 . 注意 例1 设想有一光子火箭， 相对于地球以速率 飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为 15 m ，问以地球为参考系，此火箭有多长 ？ 火箭参照系 地面参照系 解 ：固有长度 在 S 系 例2 一长为 1 m 的棒静止地放在 平面内，在 系的观察者测得此棒与 轴成 角，试问从 S 系的观察者来看，此棒的长度以及棒与 Ox 轴的夹角是多少？设想 系相对 S 系的运动速度 . 解：在 系 运 动 的 钟 走 得 慢 三、时间的延缓 系同一地点 B 发生两事件 在 S 系中观测两事件 发射一光信号 接受一光信号 时间间隔 B 固有时间 ：同一地点发生的两事件的时间间隔 . 时间延缓 ：运动的钟走得慢 . 固有时间 14-1 伽俐略变换式 牛顿的绝对时空观 14-2 迈克尔逊－莫雷实验 14-3 狭义相对论的基本原理 14-4 狭义相对论的时空观 狭义相对论的基本概念 引言 经典物理学的辉煌成就 经典力学 热力学与统计力学 光学 电动力学 物理学 经典物理 近代物理 力学 热学 电磁学 光学 相对论 量子论 从经典物理学到近代物理过渡时期的重要实验事实 迈克尔逊——莫雷实验：否定了绝对参考系的存在； 黑体辐射实验 光电效应 原子的线状光谱 强调 近代物理不是对经典理论的简单否定。 近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。 狭义相对论的基本原理 狭义相对论的一些结论 广义相对论简介 第十四章 相对论 ? 狭义相对论 (Special Relativity) 研究 : 惯性系中物理规律及其变换 揭示 : 时间、空间和运动的关系 ? 广义相对论(General Relativity) 研究:非惯性系中物理规律及其变 换 揭示 : 时间、空间和物质分布的关系 *