在惯性系 K 中,有两个事件同时发生在 x 轴上相距 1000m 的两点,而在另一惯性系 K’ (沿 x轴方向相对于 K 系运动 ) 中测得这两个事件发生的地点相距 2000m。求在 K’ 系中测得这两个事件的时间间隔。
在惯性系 K 中,有两个事件同时发生在 x 轴上相距 1000m 的两点,而在另一惯性系 K’ (沿 x轴方向相对于 K 系运动 ) 中测得这两个事件发生的地点相距 2000m。求在 K’ 系中测得这两个事件的时间间隔。
题目解答
答案
解:根据题意,Δt=0,Δx=1000m,Δx'=2000m。
由
代入数值,可得
。
所以

= 5.77×10-6 s
练习7 相对论运动学(II)
解析
考查要点:本题主要考查狭义相对论中的洛伦兹变换,涉及不同惯性系中时空坐标的转换关系,特别是同时性的相对性。
解题核心思路:
- 明确已知条件:在惯性系K中,两个事件同时发生(Δt=0),空间间隔Δx=1000m;在惯性系K’中,空间间隔Δx’=2000m。
- 利用洛伦兹变换:通过空间坐标变换公式求出两惯性系的相对速度u,再代入时间坐标变换公式计算Δt’。
- 关键点:注意相对论中速度对时空测量的影响,以及公式中符号和单位的处理。
步骤1:求相对速度u
根据洛伦兹变换的空间部分公式:
$\Delta x' = \frac{\Delta x - u \Delta t}{\sqrt{1 - \frac{u^2}{c^2}}}$
已知Δt=0,Δx=1000m,Δx’=2000m,代入得:
$2000 = \frac{1000}{\sqrt{1 - \frac{u^2}{c^2}}}$
解得:
$\sqrt{1 - \frac{u^2}{c^2}} = \frac{1}{2} \quad \Rightarrow \quad u = \frac{\sqrt{3}}{2}c$
步骤2:求时间间隔Δt’
根据洛伦兹变换的时间部分公式:
$\Delta t' = \frac{\Delta t - \frac{u \Delta x}{c^2}}{\sqrt{1 - \frac{u^2}{c^2}}}$
代入Δt=0,Δx=1000m,u=√3/2 c,得:
$\Delta t' = \frac{-\frac{\sqrt{3}/2 \cdot c \cdot 1000}{c^2}}{\frac{1}{2}} = -\frac{\sqrt{3} \cdot 1000}{c}$
代入光速c≈3×10⁸ m/s,计算得:
$\Delta t' \approx -5.77 \times 10^{-6} \, \text{s}$