几个重要的狭义相对论效应

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1、牛顿时空观：时间和空间的测量是绝对的，与参照系无关，与物体运动无关。由伽利略变换体现：复习:牛顿时空观与狭义相对论时空观相对论时空观：时间和空间的测量是相对的，与参照系有关，与物体运动有关。§15-4几个重要的狭义相对论效应由洛仑兹变换体现:时空间隔的坐标变换：同时性：相对于某一惯性系来说，两事件发生于同一时刻。如：……一、同时的相对性事件B系S系事件A为了考察这个问题，我们研究两个物理事件：S系中观察到不同地点发生的两个事件A、B,系相对于S以匀速度u运动。其时空坐标分别为S系中，A、B两事件时间间隔系中，A、B两事件时

2、间间隔由洛仑兹变换，得：1）S系中，若两异地事件同时发生；即则S´系中观察，不是同时发生。可见，同时具有相对性。得2）S系中，若两同地事件同时发生；即讨论：P177,①得则S´系中观察，也是同时发生且为同地事件。可见，在空间同一地点同时发生的两个事件，在任何惯性系中观察也是同时发生的。3）S系中，若两异地事件先后发生（A先B后）；若可能有（A先B后）（同时）（B先A后）（时序颠倒）则S´系中观察，两事件可能同时B先A后（时序颠倒）A先B后例1地球上，先后出生在甲地和乙地的两个男孩A和B.在甲地x1处时刻t1小孩A出生，在乙

3、地x2处时刻t2小孩B出生,A、B的出生完全是两独立事件。甲乙··x1x2St1t2若甲乙两地相距x2-x1=3000公里,A、B出生时间间隔t2-t1=0.006秒，即A先B后，地球上看A---哥，B---弟。若飞船的速度u=0.4c可得t2-t1>0，A先B后，A---哥B---弟.若u=0.6c可得t2-t1=0，A和B同时出生,不分哥弟若u=0.8c可得t2-t1<0，B先A后，A---弟B---哥即时序发生了颠倒。从地球上看：从飞船上看：4）在相对论中，有因果关系的两事件（关联事件），时序不会发生颠倒

4、。反证法证明：如：S系中电磁波的发射（x1处t1时刻）和接收（x2处t2时刻）。且t2>t1，即发射—事件1—因(先),接收—事件2-—果(后)假设：S系中测得这两个关联事件的时序颠倒，接收（x2处t2时刻）先于发射（x1处t1时刻），即t1>t2。则由P177,倒数第1行-P188第1行即这与光速是物体运动速度的极限相矛盾。故t1’>t2’假设成不立。即关联事件时序不能颠倒。结论：在相对论中1）两同地事件的同时性具有绝对的意义。2）两异地事件的同时性具有相对的意义。3）有因果关系两事件（关联事件），时序不会

5、颠倒。其中u>c，得1）在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生。2）在一惯性系中发生于同一时刻，同一地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生。3）甲起床后打电话叫乙起床，不管在哪个惯性系看，都是甲先起床而乙后起床.4）某人的兄弟，姊妹在不同的惯性系看来，次序不变.思考回答：在狭义相对论中，判断下例说法是否正确？练ZP23,3固有长度(本征长度或静长）l0：相对于物体静止的观察者测得物体的长度（或相对于棒静止的观察者测得棒的长度）。非固有长度(动长)l：其它惯性系观察者在同一时刻测得

6、物体的长度。如：某人在地上测讲台长——固有长度l0匀速飞行飞机上某人测讲台长——非固有长度l又：某人在匀速飞行飞机上测米尺长——固有长度l0在地上某人测米尺长——非固有长度l△二、长度的收缩效应如下图所示，两个惯性系S和S1.概念P178,二、2，3行P178,二、4行固有长度(本征长度或静长）l0：相对于物体静止的观察者测得物体的长度.非固有长度(动长)l:其它惯性系观察者在同一时刻测得物体的长度.如…△二、长度的收缩效应如图所示，两个惯性系S和S.1.概念P178,二、2，3行P178,二、4行xz'zyy'(x'

7、)在S中：棒静止沿x轴放置，测得棒两端坐标分别为x1和x2，则棒长l0=x2-x1（固有长度）事件1：测量A的坐标事件2：测量B的坐标事件2系S系事件1在S中：观察者同时测得棒两端坐标分别为x1和x2，则棒长l=x2-x1（非固有长度）xz'zyy'(x')2.讨论二者关系：S系中必须同时测两端，所以t2=t1由洛仑兹变换——长度的相对论公式二者关系P178,15.18式因时，可见，相对于观察者运动物体，在运动方向的长度比相对观察者静止时物体的长度短了,这就是狭义相对论的长度收缩效应。说明：1）长度测量是相对的

8、，与惯性系的观察者和被测物体的相对运动有关。（因为在狭义相对论中，所有惯性系都是等价的，故在S系中x轴上静止的杆，在S上测得的长度也短了。）P178,15.18式下3-8行P178,15.18式下面段倒第1，2行3.长度收缩效应（尺缩效应）:运动物体的长度收缩。△4）当即为经典情况—回到牛顿时空观。由