高等教育出版社:《物理学教程》教材电子教案(PPT课件,马文蔚第二版)第十五章 狭义相对论 15-3 狭义相对论的时空观

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 同时的相对性 厢 面 r始 事件1:车厢后壁接收器接收到光信号。 事件2:车厢前壁接收器接收到光信号. 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 一 同时的相对性 事件 1 :车厢后壁接收器接收到光信号. 事件 2 :车厢前壁接收器接收到光信号

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) w W w 6 60 069 S系(地面参考系) S系(车厢参考系) 事件1 (x1,y1,21,t1) (x1,y'1,z1,t1) 事件2 (x2,y2,22,t2) (x'2,y'2,z'2,t'2) 0 同时 fAt'=t'2-t1=0 不同地 L△x'=x2-x1≠0 At= ≠0 V1-B2 V1-B2 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 2 2 1 ' ' x c t t v 0 1 ' 2 2 x c v ' ' ' 0 2 1 t t t ' ' ' 0 2 1 x x x 同时 不同地 事件 2 ( ' , ' , ' , ' ) 1 1 1 1 x y z t ( , , , ) 2 2 2 2 x y z t S 系 ( 地面参考系 ) 系 (车厢参考系 ) ( , , , ) 1 1 1 1 事件 1 x y z t ( ' , ' , ' , ' ) 2 2 2 2 x y z t S' v x' y' o' 1 2 12 3 6 9 12 3 6 9 x' y' o' 1 2 x y o v 12 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 在S系同时同地 △f'=t'2-t1=0△x=x2-x1=0 发生的两事件 在S系 △t= =0 V1-B2 淮意子此结果反之亦然 69 结论:沿两个惯性系运动方向,不同地点发生 的两个事件,在其中一个惯性系中是同时的,在另 一惯性系中观察则不同时,所以同时具有相对意义; 只有在同一地点,同一时刻发生的两个事件,在其 他惯性系中观察也是同时的. 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 结论 :沿两个惯性系运动方向,不同地点发生 的两个事件,在其中一个惯性系中是同时的, 在另 一惯性系中观察则不同时,所以同时具有相对意义; 只有在同一地点, 同一时刻发生的两个事件,在其 他惯性系中观察也是同时的 . ' ' ' 0 2 1 t t t ' ' ' 0 2 1 x x x 0 1 ' ' 2 2 x c t t v 在 S 系 在 系同时同地 发生的两事件 S' 注意 此结果反之亦然 . x ' y' o' 1 2 x y o v 12 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 二 长度的收缩 标尺相对$系静止 在S系中测量 x' 1o=x'2-1=1 X2 X 在S系中测量 1=x2-X1 测量为两个事件(x,t),(x2,t2)要求t1=t2 x1-0t1 X21= 2-X1 V1-B2 1-B2 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 二 长度的收缩 x y o z s 标尺相对s'系静止 2 1 1 1 1 ' x t x v 2 2 2 2 1 ' x t x v 2 2 1 2 1 1 ' ' x x x x 2 1 l x x 在 S 系中测量 测量为两个事件 ( , ), ( , ) 1 1 2 2 x t x t 要求 1 2 t t 1 x' 2 x' 0l y' x' v o' z' s' 1 x 2 x ' ' ' 0 2 1 l x x l 在s'系中测量

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) lo=x'2-x1=1 1=x2一x1 x' _ X1 X2 2-r, X2-X1 V1-B2 1='V1-B2准篇矢◆长度收缩是一种相对效应,此结果反之亦然。 N◆ 当B<1时1≈l0: 洛伦兹收缩:运动物体在运动方向上长度收缩 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 0 2 l l' 1 l 固有长度 当 1 时 . 0 l l 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 . 2 2 1 2 1 1 ' ' x x x x ' ' ' 0 2 1 l x x l 2 1 l x x 注意 长度收缩是一种相对效应, 此结果反之亦然 . x y o z s 1 x' 2 x' 0l y' x' v o' z' s' 1 x 2 x

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 例1设想有一光子火箭,相对于地球以速 率0=0.95c飞行,若以火箭为参考系测得火箭长 度为15m,问以地球为参考系,此火箭有多长? '0 =15m 火箭参照系 x S 地面参照系 x 解:固有长度 10=15m=1' 1=1'V1-B2 1=15V1-0.952m=4.68m 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 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 ? v 0.95c s' s 火箭参照系 地面参照系 解 :固有长度 15m ' 0 l l 2 l l' 1 15 1 0.95 m 4.68m 2 l l0 15m v x x' y y' o o

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 三 时间的延缓 6 小车参考系 地面参考系 运动的钟走得慢 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) 运 动 的 钟 走 得 慢 三 时间的延缓

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 1) S'系同一地点B发生两事件 S s 发射一光信号(x',t'1) 接受一光信号(x',t'2) 0 个B 时间间隔△f'=t2-t1=2d/c 在S系中观测两事件 9 6 (x1,t1),(x2,t2) 4=,+) 9 6 6 6=(2+82) 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) s'系同一地点 B 发生两事件 在 S 系中观测两事件 ( , ), ( , ) 1 1 2 2 x t x t ( ' , ' ) 2 x t ( ' , ' ) 1 发射一光信号 x t 接受一光信号 t' t' t' 2d c 2 1 时间间隔 ) ' ( ' 1 1 2 c x t t v ) ' ( ' 2 2 2 c x t t v x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 y' x x ' y v o o ' s' s d B 12 3 6 9

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) △t=y(△t'+ 0△x' S .·△x'=0 '.△t=t2-ti1=t” △t' △t= V1-B2 固有时间:同一地点发生的两事件的时间间隔. △t>△t'=△to 固有时间 时间延缓:运动的钟走得慢 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) ' 2 1 t t t t ) ' ( ' 2 c x t t v x' 0 2 1 ' t t 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 . 0 t t' t 固有时间 x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9

15-3狭义相对论的时空观 物理学教程 (第二版) 1)时间延缓是一种相对效应 2)时间的流逝不是绝对的,运动将改变 时间的进程。(例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等.) 3))<<C时,△t≈△t'. 狭义相对论的时空观 1)两个事件在不同的惯性系看来,它们的空间 关系是相对的,时间关系也是相对的,只有将空间 和时间联系在一起才有意义. 2)时一空不互相独立,而是不可分割的整体。 3)光速C是建立不同惯性系间时空变换的纽带. 第十五章狭义相对论
第十八章狭义 相对论 第十五章 狭义 相对论 物理学教程 15 - 3 狭义相对论的时空观 (第二版) Ø 狭义相对论的时空观 1) 两个事件在不同的惯性系看来,它们的空间 关系是相对的, 时间关系也是相对的,只有将空间 和时间联系在一起才有意义. 2)时—空不互相独立,而是不可分割的整体. 3)光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带. 3) v c 时,t t ' . 1)时间延缓是一种相对效应 . 2)时间的流逝不是绝对的,运动将改变 时间的进程.(例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等 . ) 注意
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