1、1,同学们好！,在超现实主义艺术家达利的杰作记忆的永恒之中，并置了两种常见的时间代表物：钟表和沙粒。 不过，几块表都处于熔坍状态。在学过物理的人眼里,软绵绵的钟表似乎告诉我们时间并非刚性，它可以产生膨胀效应，时间是相对的。,记忆的永恒达利（西班牙.1904-1989）,2,8.3 狭义相对论时空观,上讲：,3,三.空间量度的相对性（动尺缩短）,若两端坐标不同时测量，其测量结果不是长度，而只是两事件的空间间隔,4,设尺相对于 系静止,动尺缩短！,长度测量,5,在一切长度测量中原长最长！,若尺相对于 系静止,动尺缩短！,6,注意： 1）尺缩效应只在相对运动方向上发生； 2）尺缩效应是高速运动物体的
2、测量形象，不是视觉形象。,结论： 空间间隔的测量是相对的，物体的长度与惯性系的选择有关； 在一切长度测量中原长最长； 在惯性系中测量相对其运动的尺，总得到比原长小的结果 动尺缩短。,因为物体的视觉效应是由同时抵达眼睛的光线形成的。而同时抵达眼睛的光线不一定是物体两端同时发出的。,7,思考： 哪个长度为原长？,练习1：一列高速火车以速率 u 驶过车站，站台上的观察者甲观察到固定于站台、相距 1m 的两只机械手在车厢上同时划出两个痕迹，求车厢上的观察者乙测出两个痕迹间的距离为多少？,8,思考： 哪一个是原长？ 尺在哪一个方向收缩？,请自行列式计算,9,10,11,揭示出时间、空间彼此关联，形成四维
3、时空概念：不是“时间 + 空间”，而是“时间 空间”统一体。,不同惯性系中的观察者有各自不同的时空观念，不存在对所有观察者都相同的绝对时间和绝对空间。,由洛仑兹变换给出不同惯性系中观察者时空观念的关联。,小结： 狭义相对论时空观要点,12,不同惯性系中观察者时空观念的关联,13,钟慢尺缩是洛仑兹变换的特例,14,时空观比较,时空是由物质分布状况决定的引力场的结构性质。 只有在无引力场存在时，时空才是平直的，有引力场存在时，时空是弯曲的。引力场强度分布与空间曲率分布一一对应。,15,例1.在惯性系K中，有两个事件同时发生在x轴上相距1000m的两点，而在另一惯性系K（沿x轴方向相对于 K系运动）
4、中测得这两个事件发生的地点相距2000m 。求在K系中测这两个事件的时间间隔。,习题课,16,在 系中 ，事件2先发生,由题意：,思路：,17,例2：宇宙飞船相对地球以0.8c飞行，一光脉冲从船尾传到船头，飞船上的观察者测得飞船长90 m，地球上的观察者测得光脉冲从船尾传到船头两事件的空间间隔是： （A）30 m （B）54 m （C）270 m （D）90 m,对不对？,18,光脉冲从船尾传到船头为因果关联事件，在地球系中时序不变：,解二：设飞船系为 ，地球系为s ，飞船系中,由洛仑兹变换，地球系中：,19,对不对？,不对！设飞船系为 s 地球系为 ，相对 s以 - 0.8c 运动，地球系中
5、,20,例3.地面上一个短跑选手用10 s 跑完100 m ，问在与运动员同方向上以 u=0.6c 运动的飞船中观测，这个选手跑了多长距离？用了多少时间？,21,起跑冲线，运动员跑过的距离 地面系测量跑道的原长 飞船系测量因果关系决定其时序不变，起跑冲线不可能同时。运动员跑过的距离不是飞船系中所测的跑道长度，既不是“原长”，也不是“非原长”，而只是两事件的空间间隔。 运动员系测量也只是两事件的空间间隔。,22,由洛仑兹变换得,解：,在飞船中的观察者看来，选手用12.5秒时间反向跑了 米。,23,例4.一宇宙飞船的船身固有长度为 ，相对地面以 的匀速率在一观测站的上空飞过。（1）观测站测得飞船的
6、船身通过观测站的时间间隔是多少？（2）宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？,24,（2）宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔,解：,25,例5：设飞船以0.866 c 速率相对地面飞行，先后通过地面上的甲地和乙地。在飞船通过甲地时，将地面和飞船钟校准指零。若地面系测得的飞船由甲地至乙地的时间间隔为6小时，飞船系测得的时间间隔为多少？为什么地面系和飞船系的观察者都认为对方的钟走慢了？,注意： 1.每个惯性系中的观察者都认为本系内各处的钟是校对同步的。 2.每个惯性系中的观察者都认为其它系内各处的钟是未校对同步的，迎面而来的钟超前。 3.不同惯性系内的钟只有在相遇时才能直接彼此核对读
7、数，其它时刻只能靠本系内各处的同步钟对照。,26,解：,设地面系为 系，飞船系为 系。,飞船系所测时间间隔为原时,27,地面系对飞船系中钟的读数的看法：,飞船钟慢,地面系、飞船系中乙地的空间坐标分别为,28,飞船系对地面系中甲、乙地坐标和钟读数的看法：,由甲地出发时,29,抵达乙地时,飞船系认为，从甲地乙地的时间间隔 飞船钟： 0：00 3：00 地面乙地钟：4：30 6：00 地面甲地钟：0：00 1：30,地面钟慢,30,飞船钟慢,地面钟慢,31,如何理解“尺缩”是相对的？为什么彼此都认为对方的尺缩短了？,在K系中米尺两端坐标(0,1)为异地事件，在 K 系中不可能同时，所以在 K 系中测
8、量尺的长度不是1米。 设在tt=0时刻，尺左端坐标xx0，在K系 中，与尺右端相对的坐标是多少？,32,同样，在 K系中米尺两端坐标为异地事件，在 K系中不可能同时，所以在 K 系中测量尺的长度不是0.6米。,在t0时刻，K系 中，与尺右端相对的坐标是多少？ 即：在K系中测量，在 K 系中0.6m的尺有多长呢？,注意：K 系认为K系内的钟不同步。,t2？,先计算上图中K尺右端钟的读数t2？,33,这段时间内，尺两端移动距离均为：,34,所以，尺缩效应是相对的。在K系和 系中测量，都认为对方的尺短了。,即t10时刻，在K 系中测量，K尺右端坐标为：10.640.36m,或从右端对齐时（0.8/c）来看，左端坐标为0.64m， K尺长度仍为：10.640.36m,此结果与洛仑兹尺缩效应一致：,35,例7： 有一静止的电子枪向相反方向发射甲、乙两个电子。实验室测得甲电子的速率为 0.6c , 乙电子速率为0.7c ，求一个电子相对于另一个电子的速率。,由洛仑兹速度变换公式：,
