1、SSccM AB15.3 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀以一個(gè)假想火車為例一. 同時(shí)性的相對(duì)性假想火車地面參考系A(chǔ)、B 處分別放置一光信號(hào)接收器中點(diǎn) M 處放置一光信號(hào)發(fā)生器t = t = 0 時(shí), M 發(fā)出一光信號(hào)A 、B 同時(shí)接收到光信號(hào)1、2 兩事件同時(shí)發(fā)生事件1：A 接收到光信號(hào)事件2：B 接收到光信號(hào)(車上放置一套裝置)SSccccSSAMBM閃光發(fā)生在M 處光速仍為 c而這時(shí)， A 、B 處的接收器隨 S 運(yùn)動(dòng)。A 比 B 早接收到光信號(hào)1事件先于2 事件發(fā)生事件 1 發(fā)生事件 2 發(fā)生SccSMA(2) 同時(shí)性的相對(duì)性是光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果。(1) 同時(shí)性是相對(duì)的。沿兩個(gè)慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向

2、上發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中表現(xiàn)為同時(shí)的，在另一個(gè)慣性系中觀察，則總是在前一個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)的后方的那一事件先發(fā)生。結(jié)論討論(3) 同時(shí)性的相對(duì)性否定了各個(gè)慣性系具有統(tǒng)一時(shí)間的可能性，否定了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。二. 時(shí)間延緩研究的問題是O 處的閃光光源發(fā)出一光信號(hào)事件1事件2O 處的接收器接收到該光信號(hào)在S、S 系中，兩事件發(fā)生的時(shí)間間隔之間的關(guān)系 在S 系的 O 處放置一閃光光源和一信號(hào)接收器，在豎直方向距離 O 點(diǎn) h 的位置處放置一平面反射鏡 MS O MSO即 原時(shí): 在某慣性系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔(原時(shí))?設(shè) t = t = 0 時(shí)刻，O 處的閃光光源發(fā)出一

3、光信號(hào)S O MS O MS O MOSSOS O M討論(2) 時(shí)間延緩效應(yīng)在 S 系中測(cè)得發(fā)生在同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔 t，在 S 系中觀測(cè)者看來，這兩個(gè)事件為異地事件，其之間的時(shí)間間隔 t 總是比 t 要大。(1) 當(dāng)v c 時(shí)，記： 在不同慣性系中測(cè)量給定兩事件之間的時(shí)間間隔，測(cè)得的結(jié)果以原時(shí)最短。 運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘走的速率比靜止時(shí)鐘走的速率要慢。(4) 時(shí)間延緩效應(yīng)是相對(duì)的。(5) 運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)是時(shí)間本身的客觀特征。(6) 時(shí)間延緩效應(yīng)顯著與否決定于 因子。例- 介子是一種不穩(wěn)定的粒子，從它產(chǎn)生到它衰變?yōu)?- 介子經(jīng)歷的時(shí)間即為它的壽命，已測(cè)得靜止 - 介子的平均壽命 0 =

4、2 10-8s. 某加速器產(chǎn)生的 - 介子以速率 u = 0.98 c 相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)。求- 介子衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過的平均距離。解對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的觀察者來說，運(yùn)動(dòng)的 - 介子的壽命 為因此， - 介子衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過的距離 d 為三. 長(zhǎng)度收縮原長(zhǎng): 相對(duì)于棒靜止的慣性系測(cè)得棒的長(zhǎng)度1. 運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度的測(cè)量 不要求同時(shí)測(cè)量必須同時(shí)測(cè)量OSOSOSOSOS2. 長(zhǎng)度收縮兩事件同地發(fā)生, t 為原時(shí)OSOSOSOS事件1事件2OSOSOSOS事件1事件2由2. 長(zhǎng)度收縮兩事件同地發(fā)生, t 為原時(shí)得討論(1) 當(dāng)v c 時(shí)，沿尺長(zhǎng)度方向相對(duì)尺運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)者測(cè)得的尺長(zhǎng) l ，較相對(duì)尺靜止觀測(cè)者測(cè)得的同一

5、尺的原長(zhǎng) l 0 要短。(2) 長(zhǎng)度縮短效應(yīng)(3) 長(zhǎng)度收縮效應(yīng)是相對(duì)的。 在不同慣性系中測(cè)量同一尺長(zhǎng)，以原長(zhǎng)為最長(zhǎng)。(4) 長(zhǎng)度收縮效應(yīng)顯著與否決定于 因子。(5) 長(zhǎng)度收縮效應(yīng)是同時(shí)性相對(duì)性的直接結(jié)果。同時(shí)閃電時(shí)，車正好在山洞里山洞比車短，火車可被閃電擊中否？u車頭到洞口，出現(xiàn)第一個(gè)閃電uu車尾到洞口，出現(xiàn)第二個(gè)閃電閃電不同時(shí)例地球-月球系中測(cè)得地-月距離為 3.844108 m，一火箭以 0.8 c 的速率沿著從地球到月球的方向飛行，先經(jīng)過地球 (事件1)，之后又經(jīng)過月球 (事件2)。求在地球-月球系和火箭系中觀測(cè)，火箭從地球飛經(jīng)月球所需要的時(shí)間。 解取地球-月球系為 S 系，火箭系為 S 系。則在 S 系中，地-月距離為火箭從地球飛徑月球的時(shí)間為因此，在 S 系中火箭從地球飛徑月球的時(shí)間為設(shè)在系 S 中，地-月距離為 l ，根據(jù)長(zhǎng)度收縮公式有另解:例宇宙飛船以 0.8c 速度遠(yuǎn)離地球(退行速度 u = 0.8c )，在此過程中飛船向地球發(fā)出兩光信號(hào)，其時(shí)間間隔為 tE