《大学物理学》课程电子教案（PPT教学课件）第十八章（18.4）狭义相对论的时空观

上节回顾: 爱因斯坦的狭义相对论基本假设: 1)一切物理规律在任何惯性系中形式相同 相对性原理 2)光在真空中的速度与发射体的运动状态无关 光速不变原理 (下一页)

* 爱因斯坦的狭义相对论基本假设： 1）一切物理规律在任何惯性系中形式相同 ---- 相对性原理 2）光在真空中的速度与发射体的运动状态无关 —— 光速不变原理 上节回顾： (下一页)

洛伦兹坐标变换式: L 令B 2则 B 正变换 逆变换 x=rl x=r(x'tut y=y y=y B t=rI t'+x (下一页)

令 2 1 1   −  则 正变换 逆变换 ( )        = −  =  =  = − x c t t z z y y x x ut    c u   ( )       =  +  =  =  =  +  x c t t z z y y x x ut    洛伦兹坐标变换式： (下一页)

洛仑兹速度变换式 正变换 逆变换 v-u 1+2 2 1+n2 2 x (下一页)

洛仑兹速度变换式 x x x v c u v u v 1− 2 −  = 2 2 2 1 1 c u v c u v v x y y − −  = 2 2 2 1 1 c u v c u v v x z z − −  = x x x v c u v u v +   + = 2 1 2 2 2 1 1 c u v c u v v x y y − +   = 2 2 2 1 1 c u v c u v v x z z − +   = 正变换 逆变换 (下一页)

18-4狭义相对论的时空观 时间膨胀 time dilation 运动时(钟)间变慢如幽灵的寿 在研究一个物理过程的时间间隔中考察一只钟 研究的问题是 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。 (下一页)

18-4 狭义相对论的时空观 一.时间膨胀 time dilation 运动时（钟）间变慢 在研究一个物理过程的时间间隔中 考察一只钟 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。 研究的问题是： 如幽灵的寿命？ (下一页)

花开事件:(与,1) S系:x=号处发生两个事件: 花谢事件:(5,2) Ar'=t2-t1(寿命) 那么,在S系中观察者测量花的寿命是多少? (下一页)

a e f 0 弟. 弟 . 花开事件： 花谢事件： S x x =  处发生两个事件：  x u ( , )1  t 2 1 t = t − t ( , )2  t S S 系： （寿命） 那么，在S系中观察者测量花的寿命是多少？ (下一页)

1.原时 Proper time(当地时) 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,称为固有时间(原时)。用T 表示。 2、观察时间(两地时) 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,称为观察时间(两地时)。用At 表示。 (下一页)

1.原时 Proper time 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，称为 固有时间（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，称为 观察时间（两地时）。用 表示。 t 2、观察时间（两地时） （当地时） (下一页)

3原时最短时间膨胀x=y(x2+) 考察S"中的一只钟 △x=0 两事件发生在同一地点t=(r+Bx △t=r 原时 在S系4x=y(x'+uAn)=y(ur) △t(两地时)=? (下一页)

3.原时最短 时间膨胀 考察 S 中的一只钟 x = 0 两事件发生在同一地点 t  t （两地时）=？ 原时 ( )       =  +  =  =  =  +  x c t t z z y y x x ut    在S系 x =  (x + ut) =  (ut) (下一页)

由洛仑兹逆变换 x ut △t+-△x △t 2 C 0 ∠t >1△t> △t 1-a原“时”最短、即动“时”变 2慢. (下一页)

由洛仑兹逆变换 2 2 2 1 c u x c u t t −   +    = 原“时”最短、即动“时”变 慢. 2 2 1 c u t −  =      =  = t x 0 1 t   1 1 2 2  − c u ( )       =  +  =  =  =  +  x c t t z z y y x x ut    (下一页)

S′ 在S系中观察者总觉得相对于自己运动的S'系 的钟(时间)较自己的钟(时间)走得慢 正如所谓:“洞中方三日,世上已千年” 的浪漫神话传说。 (下一页)

. S x  u a e f 0 弟. 弟 x S 在S系中观察者总觉得相对于自己运动的 系 的钟（时间）较自己的钟（时间）走得慢。 S 正如所谓：“ 洞中方三日，世上已千年 ” 的浪漫神话传说。 (下一页)

S′ 慢( △t>t 快( 对发生事件的地点做相对运动的惯性 系S中度量的时间比相对它静止的惯性系S′ 中度量的时间要长 (下一页)

a e f 0 弟. 弟 . S x  x u S 快 慢 t   对发生事件的地点做相对运动的惯性 系S中度量的时间比相对它静止的惯性系 中度量的时间要长。 S (下一页)