1、SSccM AB15.3 狹義相對論的時空觀以一個假想火車為例一. 同時性的相對性假想火車地面參考系A、B 處分別放置一光信號接收器中點 M 處放置一光信號發生器t = t = 0 時, M 發出一光信號A 、B 同時接收到光信號1、2 兩事件同時發生事件1：A 接收到光信號事件2：B 接收到光信號(車上放置一套裝置)SSccccSSAMBM閃光發生在M 處光速仍為 c而這時， A 、B 處的接收器隨 S 運動。A 比 B 早接收到光信號1事件先于2 事件發生事件 1 發生事件 2 發生SccSMA(2) 同時性的相對性是光速不變原理的直接結果。(1) 同時性是相對的。沿兩個慣性系相對運動方向

2、上發生的兩個事件，在其中一個慣性系中表現為同時的，在另一個慣性系中觀察，則總是在前一個慣性系運動的后方的那一事件先發生。結論討論(3) 同時性的相對性否定了各個慣性系具有統一時間的可能性，否定了牛頓的絕對時空觀。二. 時間延緩研究的問題是O 處的閃光光源發出一光信號事件1事件2O 處的接收器接收到該光信號在S、S 系中，兩事件發生的時間間隔之間的關系 在S 系的 O 處放置一閃光光源和一信號接收器，在豎直方向距離 O 點 h 的位置處放置一平面反射鏡 MS O MSO即 原時: 在某慣性系中，同一地點先后發生的兩個事件之間的時間間隔(原時)?設 t = t = 0 時刻，O 處的閃光光源發出一

3、光信號S O MS O MS O MOSSOS O M討論(2) 時間延緩效應在 S 系中測得發生在同一地點的兩個事件之間的時間間隔 t，在 S 系中觀測者看來，這兩個事件為異地事件，其之間的時間間隔 t 總是比 t 要大。(1) 當v c 時，記： 在不同慣性系中測量給定兩事件之間的時間間隔，測得的結果以原時最短。 運動時鐘走的速率比靜止時鐘走的速率要慢。(4) 時間延緩效應是相對的。(5) 運動時鐘變慢效應是時間本身的客觀特征。(6) 時間延緩效應顯著與否決定于 因子。例- 介子是一種不穩定的粒子，從它產生到它衰變為 - 介子經歷的時間即為它的壽命，已測得靜止 - 介子的平均壽命 0 =

4、2 10-8s. 某加速器產生的 - 介子以速率 u = 0.98 c 相對實驗室運動。求- 介子衰變前在實驗室中通過的平均距離。解對實驗室中的觀察者來說，運動的 - 介子的壽命 為因此， - 介子衰變前在實驗室中通過的距離 d 為三. 長度收縮原長: 相對于棒靜止的慣性系測得棒的長度1. 運動長度的測量 不要求同時測量必須同時測量OSOSOSOSOS2. 長度收縮兩事件同地發生, t 為原時OSOSOSOS事件1事件2OSOSOSOS事件1事件2由2. 長度收縮兩事件同地發生, t 為原時得討論(1) 當v c 時，沿尺長度方向相對尺運動的觀測者測得的尺長 l ，較相對尺靜止觀測者測得的同一

5、尺的原長 l 0 要短。(2) 長度縮短效應(3) 長度收縮效應是相對的。 在不同慣性系中測量同一尺長，以原長為最長。(4) 長度收縮效應顯著與否決定于 因子。(5) 長度收縮效應是同時性相對性的直接結果。同時閃電時，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，出現第一個閃電uu車尾到洞口，出現第二個閃電閃電不同時例地球-月球系中測得地-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，先經過地球 (事件1)，之后又經過月球 (事件2)。求在地球-月球系和火箭系中觀測，火箭從地球飛經月球所需要的時間。 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間為因此，在 S 系中火箭從地球飛徑月球的時間為設在系 S 中，地-月距離為 l ，根據長度收縮公式有另解:例宇宙飛船以 0.8c 速度遠離地球(退行速度 u = 0.8c )，在此過程中飛船向地球發出兩光信號，其時間間隔為 tE