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我来说狭义相对论(三)长度收缩 有了同时性的相对性为基础,,可以讲长度收缩了。 正如上一篇所说,对于固有长度(也可以理解成相对静止的观测者测量的长度)相等的火车和站台,在火车和站台上两个人对于两束光发出的同时性是有分歧的。火车上的人认为火车头的光线发出,也即火车头先到达站台相应处。想一下,什么情况下会发生这种事?当然只有站台比火车短的时候吧?同理,站台上的人认为火车尾先进站,推出火车比站台短的事实。两个人的结论由于同时性的相对性而截然相反,究竟谁是对的?Both of them. 下面来推导长度收缩公式。为方便起见,不用固有长度相等的火车和站台了,在运动时,固有长度都为length的车和站,站上的人测量车的长度设为 k*length,车上的人测站长为k*length,那么我们让车站固有长度变成length/k,则火车上的人测量站台的长度就为 length/k*k=length和自己一样长(注意火车固有长度为length而站台固有长度为length/k,是不相等的!)而站上的人测车长为 length*k(为自己长度的k^2倍) 经过这样的“摆设”,车上的人就能看到光是同时发射的了(因为火车和站台一样长),由于同时性的相对性,站台上人一定认为车尾的光线先发出(这时已经强调很多次的了)。 车上的人认为站台和自己等长,且站台向后运动,则前光射到站台观测者的时间为t1=0.5k*length/(c-v);后光射到站台观测者的时间t2=0.5k*length/(c+v)。两者的差△t=t1-t2=kv*length/(c^2-v^2)。此差即站台上的人观测到的两束光发出的时间差,又等于站台与火车长度差与火车速的比值。                                 △t=(length/k-length*k)/v                                 1/k^2-1=v^2/(c^2-v^2)                                  1/k^2=c^2/(c^2-v^2)                                   k^2=1-v^2/c^2                                      k=√(1-v^2/c^2) 于是,我们得出了,运动中的尺会以k=√(1-v^2/c^2)的比例收缩。
我来说狭义相对论(一)基本假设及定义 话说考试这一个星期,心很乱,完全没心思看教科书复习(所以我考得那么差),唯一的一点收获就是重看了一遍《狭义相对论》,并把长度收缩和时间膨胀搞懂了。 要说狭义相对论,先要从两个基本公设说起。这两个公设分别是: 1.相对性原理 2.光速不变原理 之所以说是公设,是因为它们都只是假设,没有任何理论和实验可以证明的。其中相对性原理是指:物理定律在任何惯性参考系中具有相同的形式,在任何惯性系中的观测者在自己的参照系内作任何实验都无法把自己与别的惯性系区分开来,所有的惯性系都是平等的,没有哪一个比另一个更优越,如果两个惯性系的观测者对同一事件进行观测,只要他们的方法合理,那么即使他们得出的结论不同,他们也同时都是正确的!它同时也告诉我们,同一个实验,无论在哪一个参照系中做,结果都是一样的(这很重要!)。而光速不变原理则是说,在所有惯性系中,光速恒为c。这两个原理是独立的,无法由一个推出另一个。由这两个基本假设,爱因斯坦推出了整个狭义相对论。 另外,相对论中还重新定义了测量距离和时间的办法。先来看一下时空图,由横轴x和纵轴ct组成。t是时间,这个图就是“空间-时间图”,t乘以c是为了使两轴的单位统一,而且c是定值,所以这样做是合理的。在该坐标系中,作匀速直线运动的物体的图像十一条直线,斜率是c/v,光的轨迹是一条45度直线,而静止的物体的图像是一条竖直向上的直线,如图。
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