1、15.3 狭义相对论的时空观,一. 同时性的相对性, 运动时钟变慢,二. 时间延缓,三. 长度收缩,一. 同时性的相对性,乙,同时接受到前后灯信号，两灯同时亮,灯同时亮,火车运动使乙首先接受到前灯信号,甲接受的信号,乙接受的信号,甲乙接受的信号,甲,1. 地面观测者观测,地面,先接到前灯信号，所以前灯先亮,地面的运动抵消了发光的时间差,使甲同时接受到前后灯信号,乙,甲,甲接受的信号,乙接受的信号,2. 车上观测者观测,火车,甲乙接受的信号,两个事件，在一个惯性系中是同时的，在另一个惯性系中观察，则总是前面的事件先发生。,总结：,同时接受两灯信号 两灯同时亮,先接到前灯信号前灯先亮, 运动时钟变
2、慢,二. 时间延缓,h,车上测者测量,ut,h, 运动时钟变慢,二. 时间延缓,l,同地事件时间间隔 原时t 最短。,在火车上，信号的发出和接收属同地事件，测得时间间隔称为原时,地面系,火车系,h,一对事件，在不同的惯性系中，时间间隔不同；,当u c 时，,孪生子效应,讨论,例,- 介子是不稳定粒子。从粒子产生到衰变所经历的时间称为粒子寿命。测得静止 - 介子的平均寿命 o = 2 10-8s. 某加速器产生的 - 介子以速率 u = 0.98 c 相对实验室运动。,求,- 介子衰变前在实验室中通过的平均距离。,分析 以粒子产生、衰变为两个事件,A,B,粒子系S：静止寿命,地面系S：寿命,两事
3、件发生在同一地点，0 为原时,三. 长度收缩,乙,甲,乙,车的长度= 车 走过的路程,= 火车速度u 时间0,地面系,开始计时,经历了,开始计时, 时间,0 时间,车的长度= 地面 走过的路程,= 地面速度u 时间,火车系,静止长度 （原长）,车的路程,三. 长度收缩,甲,乙,开始计时,经历了, 时间,0 时间,车厢前端和塔相遇A 事件,后端和塔相遇B 事件,在地面系中， A 、B 事件都发生在同一地点(塔)，0 是原时,在不同惯性系中测量一物体的长度，静止长度大。,地面系 l = u0,车系 l = u,当u c 时， ，,长度收缩效应只发生在运动方向上；垂直于运动方向的长度不会收缩。,讨论
4、,长度收缩是观测效应,“观测” 和 “看” 的区别,同时闪电时，车正好在山洞里,山洞比车短，火车可被闪电击中否？,例,车头到洞口，出现第一个闪电,车尾到洞口，出现第二个闪电,闪电不同时,例,宇宙飞船以 0.8c 速度远离地球(退行速度 u = 0.8c )，在此过程中飞船向地球发出两光信号，其时间间隔为 tE .,求,地球上接收到它发出的两个光信号间隔 tR .,解,令宇宙飞船为 S 系，地面为 S 系，光信号由 S 系的同一处发出，两事件间隔为原时，S 系中此两事件发出间隔为运动时间，因此有,S 系中接收两光信号的时间间隔为 S 系中两光信号的发射时间间隔 t发射 加上它们由于传播路程差引起的时间差，即,例,地球月球系中测得地月距离为 3.844108 m，一火箭 0.8 c 的速率从地球向月球飞行，先经过地球 (A 事件)，之后又经过月球 ( B 事件)。,求,在地球月球系和火箭系中，火箭由地球飞向月球所需时间。,解,在地月系中，地月距离为,在火箭系中，地月距离为,飞行时间,飞行时间,A 事件,B 事件,另解,A 、B事件在火箭系的同一地点发生， t是原时。,乙,甲,车的长度= 地面 走过的路程,= 地面速度 时间,火车系,静止长度 （原长）,塔的路程,
