题目
在惯性参考系S(0-XYZ)中,于A(0,0,0),B(0,0,d)两地先后发生两事件的时间间隔t另一参考系S'(0'-X'Y'Z'与s系相应的坐标轴平行)系相对于S系沿x轴方向以0.6c匀速直线运动则在S系中测得两事件的时间间隔Delta (t)^1和空间间隔Delta (t)^1分别为()(A)1.25t,1.25d(B)0.8t,d(C)1.25t,d(D)1.25t,0.8 d
在惯性参考系S(0-XYZ)中,于A(0,0,0),B(0,0,d)两地先后发生两事件的时间间隔t另一参考系S'(0'-X'Y'Z'与s系相应的坐标轴平行)系相对于S系沿x轴方向以0.6c匀速直线运动则在S系中测得两事件的时间间隔
和空间间隔
分别为()
(A)1.25t,1.25d
(B)0.8t,d
(C)1.25t,d
(D)1.25t,0.8 d
题目解答
答案
将
代入到洛伦兹变换中得:


因此本题选择答案A
解析
步骤 1:理解洛伦兹变换
洛伦兹变换是狭义相对论中的一个基本公式,用于描述在不同惯性参考系中观察到的事件的时间和空间坐标之间的关系。对于沿x轴方向运动的参考系,洛伦兹变换公式为:
\[
\Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
\]
\[
\Delta x' = \frac{\Delta x - v\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
\]
\[
\Delta y' = \Delta y
\]
\[
\Delta z' = \Delta z
\]
其中,$\Delta t$ 和 $\Delta t'$ 分别是两个参考系中观察到的时间间隔,$\Delta x$ 和 $\Delta x'$ 分别是两个参考系中观察到的空间间隔,$v$ 是参考系S'相对于参考系S的速度,$c$ 是光速。
步骤 2:应用洛伦兹变换
题目中给出的条件是,参考系S'相对于参考系S沿x轴方向以0.6c的速度匀速直线运动。因此,我们只需要考虑时间间隔和空间间隔的变换。题目中给出的时间间隔为$\Delta t$,空间间隔为$\Delta z = d$。根据洛伦兹变换公式,我们可以计算出在参考系S'中观察到的时间间隔和空间间隔。
\[
\Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{(0.6c)^2}{c^2}}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - 0.36}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{0.64}} = \frac{\Delta t}{0.8} = 1.25\Delta t
\]
\[
\Delta z' = \frac{\Delta z}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{d}{\sqrt{1 - \frac{(0.6c)^2}{c^2}}} = \frac{d}{\sqrt{1 - 0.36}} = \frac{d}{\sqrt{0.64}} = \frac{d}{0.8} = 1.25d
\]
步骤 3:选择正确答案
根据计算结果,参考系S'中观察到的时间间隔为1.25t,空间间隔为1.25d。因此,正确答案为选项A。
洛伦兹变换是狭义相对论中的一个基本公式,用于描述在不同惯性参考系中观察到的事件的时间和空间坐标之间的关系。对于沿x轴方向运动的参考系,洛伦兹变换公式为:
\[
\Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
\]
\[
\Delta x' = \frac{\Delta x - v\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
\]
\[
\Delta y' = \Delta y
\]
\[
\Delta z' = \Delta z
\]
其中,$\Delta t$ 和 $\Delta t'$ 分别是两个参考系中观察到的时间间隔,$\Delta x$ 和 $\Delta x'$ 分别是两个参考系中观察到的空间间隔,$v$ 是参考系S'相对于参考系S的速度,$c$ 是光速。
步骤 2:应用洛伦兹变换
题目中给出的条件是,参考系S'相对于参考系S沿x轴方向以0.6c的速度匀速直线运动。因此,我们只需要考虑时间间隔和空间间隔的变换。题目中给出的时间间隔为$\Delta t$,空间间隔为$\Delta z = d$。根据洛伦兹变换公式,我们可以计算出在参考系S'中观察到的时间间隔和空间间隔。
\[
\Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{(0.6c)^2}{c^2}}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - 0.36}} = \frac{\Delta t}{\sqrt{0.64}} = \frac{\Delta t}{0.8} = 1.25\Delta t
\]
\[
\Delta z' = \frac{\Delta z}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{d}{\sqrt{1 - \frac{(0.6c)^2}{c^2}}} = \frac{d}{\sqrt{1 - 0.36}} = \frac{d}{\sqrt{0.64}} = \frac{d}{0.8} = 1.25d
\]
步骤 3:选择正确答案
根据计算结果,参考系S'中观察到的时间间隔为1.25t,空间间隔为1.25d。因此,正确答案为选项A。