3-2 相对论时空观

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1、第二讲相对论时空观2-0回顾2-1洛仑兹速度变换2-2相对论时空观۶同时性的相对性۶时钟延缓۶长度收缩相对性原理光速不变原理2-0回顾2-1速度变换S系S'系根据：得：？注：洛仑兹速度变换正变换逆变换（1）对应原理伽利略速度变换讨论v<

2、c，以B为研究对象：例2.在太阳系中观察一束星光垂直射向地面，速率c，而地球以速率v垂直光线运动，求地面上测量这束星光的速度大小方向？oXyy'o'解：设太阳系S系，地球为S'系。vux=0，uy=c，uz=0在S'系看星光的速度：在S系看星光的速度：u'uX'30爱因斯坦是从“同时”的相对性开始他的相对论时空观讨论的。“凡是时间在里面起作用的一切判断，总是关于同时事件的判断”——爱因斯坦1-2狭义相对论的时空观1.同时的相对性日常生活经验：在一个惯性系中同时发生的两个事件，在其它惯性系中看来，也是同时发生的。“同时”概念与参考系选择无关。爱因斯坦认为：同时性概念是因参考系而

3、异的，在一个惯性系中认为同时发生的两个事件，在另一惯性系中看来，不一定同时发生。同时性具有相对性。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.同时不同地事件2系(车厢参考系)S系(地面参考系)事件1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.在S系在系同时同地发生的两事件此结果反之亦然.注意议一议：一高速列车v=0.6c，沿平直轨道运动，车上A、B两人相距L=10m。B在车前、A在车后，当列车通过

4、一站台时突然发生枪战事件，站台上的人看到A先向B开枪，过12.5ns，B才向A开枪。站台上的人作证，枪战是A挑起。若你站在车厢上的法官，你将如何判断？23解：已知⊿t=tA-tB=12.5ns⊿x'=x’A-x’B=10m因果律在惯性系中是绝对的。⊿t'＞0。结论：运动的钟走得慢2时间的延缓(timedilation)B1）由光速不变原理求时间延缓公式原时（Propertime）：某参考系中同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔。系同一地点B发生两事件在S系中观测两事件B2）由洛仑兹变换求时间延缓公式原时原时最短例4.一宇宙飞船以v=9103m/s的速率相对地面匀速飞行，飞

5、船上的钟走了5s，地面上的钟测量经过了多少时间？解：所以，当v<

6、赤道上空约一万米处钟向东飞行：B向西飞行：CA，B，C对太阳参考系均向东：结果：钟B慢于A慢于C验证了相对论时间膨胀效应。59ns273ns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---固有长度3长度收缩（空间的相对性lengthcontraction）(2)长度收缩效应是相对的。(1)在不同惯性系中测量同一尺长，以原长为最长。(3)长度收缩效应显著与否决定于因子。(4)长度收缩效应是同时性相对性的直接结果。讨论(5)长度收缩效应是时空属性，并不是由于运动引起物质之间相互作用而产生的实在收缩例5：对静止坐标系而言，子自发衰变的平均寿命为2.1510-6S。来

7、自太空的宇宙射线在离地面6000M的高空产生子，以相对于地球0.995C的速率垂直向地面飞来，试问它能否在衰变前到达地面？解一：设地面参考系为惯性系S，子参考系为S’系，按题意有：所以它在衰变前可以达到地面.解二：对S’来说,子不动，地球朝子运动，速率也为V，在子平均寿命内，地球运动的距离为：对S’系来说，地面与子之间的距离存在相对论长度收缩效应，即S’系中观察者测得地面与子的距离为：所以它在衰变前可以达到地面.例6地球—月球系中测得地—月距离为3.844×108m，一火箭以0