单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,上页,下页,返回,退出,上页,下页,返回,退出,爱因斯坦相对论则认为：,这两个事件在惯性系,K,中观察是同时的，而在惯性系,K,观察一般来说不再是同时的了。这就是狭义相对论的同时相对性,。,同时性的相对性,-光速不变原理的直接结果。,以爱因斯坦火车为例,（,Einstein train）,说明。,一、同时的相对性,4-3 狭义相对论的时空观,在牛顿力学中，时间是绝对的,。两事件在惯性系,K,中观察是同时发生的，那么在另一惯性系 中观察也是同时发生的。,爱因斯坦相对论则认为：这两个事件在惯性系K中观察是同时的,同时的相对性,同时的相对性,爱因斯坦火车,地面参考系,在火车上任意 ：,两个光信号接收器。,中点,:光信号发生器,某时刻,M,发一光信号,事件1：,接收到闪光,事件2：,接收到闪光,研究的问题：,两事件发生的时间间隔,？,？,爱因斯坦火车地面参考系在火车上任意,M,发出闪光,光速为,所以,A,B,同时接收到光信号,事件1、事件2 同时发生,K：,光速也为,A,、,B,随,K,运动,A,迎着光,，,比,B,先收到光,两事件不同时发生,由于光速不变,，,在一个惯性系中,同时不同地点,发生的两个事件，在另一个惯性,系中不再是同时发生的了。,M,发出闪光,M发出闪光光速为所以AB同时接收到光信号事件1、事件2,则,设在惯性系,中，不同地点,和,同时发生两个事件，即,由洛伦兹坐标变换知,在K系中两个事件不同时发生，,同时是相对的,在低速运动的情况下 ，,则 设在惯性系 中，不同地点 和 同时发,d.,有,因果联系的两事件,绝不因惯性系的不同而发生时序颠倒，没有因果关系的两事件才有可能。,两个,异地事件,的同时性是,相对,的，而两个,同地事件,的同时性是,绝对,的。,结论：,a.在某一惯性系中,异地,发生的两个,同时,事件，在另一惯性系中,必定不同时发生,。,b.,在某一惯性系中不同时发生的两个事件，在另一惯性系中有可能同时发生，甚至发生时序的颠倒。,c.,同一地点不同时刻,发生的两事件不会因为惯性系的不同而发生时序的颠倒,。,d.有因果联系的两事件绝不因惯性系的不同而发生时序颠倒，没,设在,K,系中,一固定坐标处,有一只静止的钟，记录在,该处前后发生的两个事件,，两事件的时间间隔为,而有,K,系中的钟所记录两事件的时间间隔为,既然在不同惯性系中，同时是一个相对的概念，那么，两个事件的时间间隔也会与参考系有关。,二、时间膨胀,设在K系中一固定坐标处有一只静止的钟，记录在该处前后,由于,K,以一定的速度,v,运动。根据洛伦兹变换式有：,两事件的事件间隔在不同的参考系中不等,由于 K以一定的速度 v 运动。根据洛伦兹变换式有：两事件,(1),t,：,某,一参考系中,同一地点,发生的两事件的时间间隔（由,相对事件发生地点静止的时钟,测出的时间间隔）称为,固有时间或,原时,。,归纳：,(,2,)：,相对于该系运动,的参考系中,两事件的时间间隔（由,相对于事件发生地点运动的钟,测的时间间隔）称为,两地时间或运动时,间,。,（3）,原时,是最短的,，,在运动参考系中时间间隔变大。,又称为,时间膨胀,效应或,动钟变慢,。,(1)t：某一参考系中同一地点发生的两事件的时间间隔（由,(1)运动是相对的。在地面上的人看宇宙飞船里的钟慢了,而宇宙飞船里的宇航员看地面上的钟也比自己的慢。,说明:,(3)在,日常生活中时间的膨胀是完全可以忽略的，但,时间膨胀效应在粒子物理实验中被大量实验所证实。,(2),“时间膨胀效应”完全是相对论的时空效应，与钟的具体结构和其他外界因素无关,。,(1)运动是相对的。在地面上的人看宇宙飞船里的钟慢了,而宇宙,动钟变慢是相对的,a,.,.,慢,慢,.,.,动钟变慢是相对的a.慢慢.,解：,把飞船参考系,定为,K,系,地面参考系定为,K,系,K,中是原时,K,中是两地时间,例题4-3,一飞船以,v,=9,10,3,m/s,的,速率相对于地面,（假定为惯性系）匀速飞行。飞船上的钟走了,5s,的时间，用地面上的钟测量是经过了多少时间？,解：把飞船参考系定为 K系地面参考系定为 K 系K中是原,例题4-4,介子是极不稳定的粒子容易衰变，测得,介子静止时其平均寿命为,2.5,10,-8,s,，,现有一束以,0.91,c,高速运动的,介子，求在其衰变前通过的距离。,解：,如果按照经典理论,但是在实验室中测得的实际值却是这个2倍多:,必须考虑相对论效应,K,系：实验室,系,：,介子,例题4-4 介子是极不稳定的粒子容易衰变，测得介子静,在,K,系中,同时,测得杆两端的坐标之差为杆的长度。,将杆固定在,x,轴上，,K,系中,杆的长度是：,利用洛伦兹变换式有：,三、长度收缩,在K系中同时测得杆两端的坐标之差为杆的长度。,（1）,空间间隔,相对于观察者静止时测得,的,长度叫,原长,，,也称,静长,。,（2）,空间间隔相对于观察者运动时，在运动方向上测得的长度缩短。这种现象称为,长度收缩或动尺收缩,。,所以,说明：,（1）空间间隔相对于观察者静止时测得的（2）空间间隔相对,a,.,.,短,说明：,“长度收缩效应”是相对论的时空属性，当物体运动速度很小时，收缩效应微乎其微。,“长度收缩效应”不能用肉眼直接看到，因为肉眼看到的是运动物体在不同时刻从物体上各处发出的光所成的像。,(2),尺缩效应只在,x,方向上发生；,原长最长；,(1),讨论：,a.短说明：(2)尺缩效应只在x方向上发生；原长最长；(1,例4-5（1）,一火箭的固有长度为,L,相对于地面作匀速直线运动的速度为,火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为,的子弹,在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔,。,（2）,在,S,系中的,x,轴上相隔,为,处有两只同步的钟,A,和,B,，读数相同。在,S,系的,x,轴上也有一只同样的钟,A,，,设,S,系相对于,S,系的运动速度为,，,沿,x,轴方向，且,当,A,与,A,相遇时，刚好两钟的读数均为零。,那么，当,A,钟与,B,钟相遇时，在,S,系中,B,钟的读数是,_；,此时在,S,系中,A,钟的读数是,例4-5（1）一火箭的固有长度为L,相对于地面作匀速直线运,相对性：,1.运动描述的相对性。,2.同时的相对性。,（两个异地事件。）,3.时间间隔的相对性。,（时间膨胀。）,4.空间间隔的相对性。,（长度收缩。）,绝对性：,1.因果关系。,2.时序先后。,四、相对性与绝对性,相对性：绝对性：四、相对性与绝对性,选择进入下一节,4-0 教学基本要求,4-1,狭义相对论基本原理 洛伦兹变换,4-2,相对论速度变换,4-3,狭义相对论的时空观,4-4,狭义相对论动力学基础,*,4-5,广义相对论简介,选择进入下一节,