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1、18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观一一 同时的相对性同时的相对性事件事件 1 ：车厢：车厢后后壁接收器接收到光信号壁接收器接收到光信号.事件事件 2 ：车厢：车厢前前壁接收器接收到光信号壁接收器接收到光信号.18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观 同时同时不同地不同地事件事件 2 系系 (车厢参考系车厢参考系 )S 系系 ( 地面参考系地面参考系 )事件事件 118 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观 结论结论 ：沿两个惯性系运动方向，沿两个惯性系运动方向，不同地点不同地点发生发生的两个事件，在其中一个惯性系中是的
2、两个事件，在其中一个惯性系中是同时同时的，的， 在另在另一惯性系中观察则一惯性系中观察则不同时不同时，所以同时具有，所以同时具有相对相对意义；意义；只有在只有在同一地点同一地点， 同一同一时刻发生的两个事件，在其时刻发生的两个事件，在其他惯性系中观察也是他惯性系中观察也是同时同时的的 .在在 S 系系在在 系系同时同地同时同地发生的两事件发生的两事件此结果反之亦然此结果反之亦然 .注意注意18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观二二 长度的收缩长度的收缩标尺相对标尺相对 系静止系静止在在 S 系中测量系中测量测量为两个事件测量为两个事件要求要求在在 系中测量系中测量18
3、 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观固有固有长度长度 当当 时时 . 固有固有长度：物体相对静止时所测得的长度长度：物体相对静止时所测得的长度 .（最长最长） 洛伦兹收缩洛伦兹收缩: 运动运动物体在运动方向上长度物体在运动方向上长度收缩收缩 . 长度收缩是一种长度收缩是一种相对相对效应效应, 此结果反之亦然此结果反之亦然 .注意注意18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观 例例1 设想有一光子火箭，设想有一光子火箭， 相对于地球以速相对于地球以速率率 飞行，若以火箭为参考系测得火箭长飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为度为 15 m ，问以地球为
4、参考系，此火箭有多长问以地球为参考系，此火箭有多长 ？火箭参照系火箭参照系地面参照系地面参照系解解 ：固有长度固有长度18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观在在 S 系系 例例2 一长为一长为 1 m 的棒的棒静止地放在静止地放在 平面内，平面内，在在 系的观察者测得此棒与系的观察者测得此棒与 轴成轴成 角，试问从角，试问从 S 系的观察者来看，此棒的长度以及棒与系的观察者来看，此棒的长度以及棒与 Ox 轴的夹角轴的夹角是多少？设想是多少？设想 系相对系相对 S 系的运动速度系的运动速度 . 解：解：在在 系系18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的
5、时空观18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观运运 动动 的的 钟钟 走走 得得 慢慢三三 时间的延缓时间的延缓18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观系系同一同一地点地点 B 发生两事件发生两事件在在 S 系中观测两事件系中观测两事件发射一光信号发射一光信号接受一光信号接受一光信号时间间隔时间间隔B18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观固有固有时间时间 ：同一同一地点发生的地点发生的两两事件的时间间隔事件的时间间隔 .时间延缓时间延缓 ：运动运动的钟走得的钟走得慢慢 .固有时间固有时间18 - 4 18 - 4 狭义相
6、对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观 1） 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，关系是相对的， 时间关系也是相对的，只有将空间时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有意义和时间联系在一起才有意义. 2）时时空不互相独立，而是不可分割的整体空不互相独立，而是不可分割的整体. 3）光速光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带是建立不同惯性系间时空变换的纽带. 3） 时，时， .1）时间延缓是一种相对效应时间延缓是一种相对效应 . 2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的
7、进程时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等寿命等 . ）注意注意18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观 例例3 设想有一光子火箭以设想有一光子火箭以 速率相速率相对地球作直线运动对地球作直线运动 ，若火箭上宇航员的计时器记录，若火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去他观测星云用去 10 min , 则地球上的观察者测得此则地球上的观察者测得此事用去多少时间事用去多少时间 ？运动的钟似乎走慢了运动的钟似乎走慢了.解解: 设火箭为设火箭为 系、地球为系、地球为 S 系系18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观例例 地面观察者测得地面上甲、乙两地相距地面观察者测得地面上甲、乙两地相距8.0106 m ，一列火车一列火车 由甲到乙作匀速运动历时由甲到乙作匀速运动历时 2.0 秒。秒。 求在与列车同向对地运行且求在与列车同向对地运行且u= 0.6 c 的宇宙飞船中观测，该列车由甲到乙的路程、时间和速率。的宇宙飞船中观测，该列车由甲到乙的路程、时间和速率。解解取地面参照系为取地面参照系为S系，飞船为系，飞船为S 系飞船运动方向为正方系飞船运动方向为正方向向18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观18 - 4 18 - 4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观
