時間和空間的相對性

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1、第十五章相對論簡介第十五章相對論簡介二、時間和空間的相對性二、時間和空間的相對性 一、一、“同時同時”的相對性的相對性 車廂中間燈光到達車廂前、后壁的車廂中間燈光到達車廂前、后壁的先后是不一樣的：先后是不一樣的：車上車上的觀察者認的觀察者認為光為光同時到達車廂的前后兩壁同時到達車廂的前后兩壁 站臺上站臺上的觀察者認為光的觀察者認為光先到車廂后先到車廂后壁，后到前壁壁，后到前壁結論：結論：1 1、對于運動的火車上同時發生的兩、對于運動的火車上同時發生的兩個事件，對于地面就不是同時的個事件，對于地面就不是同時的關鍵：在各個參考系中光速都為關鍵：在各個參考系中光速都為c c2 2、地面上同時發生的兩

2、個事件，對、地面上同時發生的兩個事件，對于運動的火車也不是同時的于運動的火車也不是同時的 關鍵：相對運動關鍵：相對運動 課本課本P P108 108 思考與討論思考與討論注意：注意：長度縮短效應長度縮短效應只發生在只發生在相對運相對運動的方向上動的方向上如上例中的如上例中的 X X 軸方向上，在軸方向上，在Y Y 軸方向上無軸方向上無長度縮短效應長度縮短效應動尺縮短（空間收縮效應）動尺縮短（空間收縮效應）S SO O X X YYA B O O S SX XY Y u1xl 二、長度的相對性二、長度的相對性 結論結論 一條一條沿自身長度方向運動沿自身長度方向運動的桿，的桿，其長度總比桿靜止時的

3、長度小其長度總比桿靜止時的長度小斐克小伙劍術精，斐克小伙劍術精，出刺迅捷如流星，出刺迅捷如流星，由于空間收縮性，由于空間收縮性，長劍變成小鐵釘長劍變成小鐵釘.三、時間間隔的相對性三、時間間隔的相對性在站臺上看在站臺上看運動火車上運動火車上的鐘的鐘在火車上在火車上看運動站看運動站臺上的鐘臺上的鐘高速運行的列車上，由車廂底部發出高速運行的列車上，由車廂底部發出的閃光，的閃光，對于車上的人來說，閃光是對于車上的人來說，閃光是在豎直方向反射的，在豎直方向反射的，而而車廂外的人認車廂外的人認為被接收的反射光是沿斜線傳播的為被接收的反射光是沿斜線傳播的相對速度與動鐘變慢效應相對速度與動鐘變慢效應 (=1s

4、(=1s）nV（米（米/秒）秒）n0.1c=3107n0.5c n0.8cn0.9c nT(秒秒)n1.01 n1.15 n1.67 n2.29 四、時空相對性的實驗驗證四、時空相對性的實驗驗證19711971年，科學家將銫原子鐘放在噴氣式年，科學家將銫原子鐘放在噴氣式飛機中作環球飛行，然后與地面的基準飛機中作環球飛行，然后與地面的基準鐘對照實驗結果與理論預言符合的很鐘對照實驗結果與理論預言符合的很好這是相對論的第一次宏觀驗證好這是相對論的第一次宏觀驗證 早在早在19411941年，科學家通過對宇年，科學家通過對宇宙線的觀測證實了相對論的結論，宙線的觀測證實了相對論的結論，美國科學家羅西和霍爾

5、在不同高度美國科學家羅西和霍爾在不同高度統計了宇宙線中統計了宇宙線中子的數量，結果子的數量，結果與相對論預言完全一致與相對論預言完全一致201cvtt201cvll當兩個參考系當兩個參考系的相對速度可的相對速度可與光速相比時，與光速相比時，時間與空間的時間與空間的相對性才比較相對性才比較明顯明顯狹義相對論的結論已經完全得到證實，實狹義相對論的結論已經完全得到證實，實際上它已成為微觀粒子研究基礎之一際上它已成為微觀粒子研究基礎之一 牛頓牛頓經典物理學經典物理學的的絕對時空觀絕對時空觀：物理學的物理學的空間與時間空間與時間是絕對分離是絕對分離沒有聯系沒有聯系的，脫離物質而單獨存的，脫離物質而單獨存

6、在，在，與物質的運動無關與物質的運動無關。而相對論認為：有物質才有時而相對論認為：有物質才有時間和空間，間和空間，空間和時間與物體的空間和時間與物體的運動狀態有關。運動狀態有關。五、相對論的時空觀五、相對論的時空觀小小 結結一、一、“同時同時”是相對的是相對的二、長度的相對性二、長度的相對性三、時間間隔的相對性三、時間間隔的相對性201cvtt201cvll再見再見v v車上的人看到的車廂的長度車上的人看到的車廂的長度：車外的人看到的車廂的長度：車外的人看到的車廂的長度：0ll0ll201cvll對于車廂內的人：對于車廂內的人：對于車廂外的人：對于車廂外的人：cht202224vchth201cvtt