真空中的光速对任何观察者来说都是相同的如何理解
为什么光速是一个固定值
为什么光速是一个固定值光速，即光在真空中的传播速度，是一个极其重要的物理常量，为299,792,458米每秒（m/s），约合每秒30万公里。
光速的固定值是理论物理的基础之一，对于我们理解宇宙的本质和各种物理现象至关重要。
本文将探讨光速为何是一个固定不变的数值。
1. 爱因斯坦的相对论相对论是现代物理学的重要理论之一，由阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初提出。
爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论两个理论，其中狭义相对论对光速的固定性有着重要的影响。
狭义相对论认为，光速在任何惯性参考系中都是一个固定值，与观察者的相对运动无关。
这意味着，无论观察者自身是以多么高的速度相对于光源运动，都无法超过光速。
2. 光的粒子性和波动性光既表现出粒子性也表现出波动性。
根据波动理论，光是一种由电磁波构成的波动现象。
而根据粒子理论，光可以被看作是由光子构成的粒子流。
无论是波动理论还是粒子理论，光速都被视为光的固有属性。
在波动理论中，光速被认为是波动传播的速度。
而在粒子理论中，光速被视为光子在真空中的运动速度。
3. 真空中的最大速度根据狭义相对论，光速是真空中的最大速度。
这意味着没有任何物体或信息可以以超过光速的速度进行传播。
无论是质点还是能量，都无法超越这个极限。
这一结论对于我们理解时间、空间和引力等基本物理概念至关重要。
它完善了牛顿力学的框架，提供了一种更加精确且一致的物理描述。
4. 光速的意义和应用光速的固定值在科学研究和实际应用中起到了重要的作用。
它被作为国际单位制中的一个基本常量，并对各种测量设备和实验进行校准和验证。
光速的固定值也直接影响了我们对于宇宙的观测和理解。
通过测量光的传播时间和空间位置的变化，我们可以推导出星体的距离、年龄和演化过程，从而揭示物质和能量在宇宙中的本质。
此外，光速的固定值还对现代通信技术、卫星导航系统和粒子加速器等领域产生重要影响。
它决定了信息传输的速度上限，并推动了无线通信、互联网和先进的粒子物理研究。
大学物理 马文蔚 第五版 下册 第十四章 课后答案
大学物理马文蔚第五版下册第十四章课后答案第十四章相对论14 －1 下列说法中(1) 两个相互作用的粒子系统对某一惯性系满足动量守恒，对另一个惯性系来说，其动量不一定守恒；(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关； (3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同. 其中哪些说法是正确的？( )(A) 只有(1)、(2)是正确的 (B) 只有(1)、(3)是正确的 (C) 只有(2)、(3)是正确的 (D) 三种说法都是正确的分析与解物理相对性原理和光速不变原理是相对论的基础.前者是理论基础，后者是实验基础.按照这两个原理，任何物理规律(含题述动量守恒定律)对某一惯性系成立，对另一惯性系也同样成立.而光在真空中的速度与光源频率和运动状态无关，从任何惯性系(相对光源静止还是运动)测得光速均为3×108 m·s-1 .迄今为止，还没有实验能推翻这一事实.由此可见，(2)(3)说法是正确的，故选(C).14 －2 按照相对论的时空观，判断下列叙述中正确的是( ) (A) 在一个惯性系中两个同时的事件，在另一惯性系中一定是同时事件 (B) 在一个惯性系中两个同时的事件，在另一惯性系中一定是不同时事件(C) 在一个惯性系中两个同时又同地的事件，在另一惯性系中一定是同时同地事件 (D) 在一个惯性系中两个同时不同地的事件，在另一惯性系中只可能同时不同地 (Ｅ) 在一个惯性系中两个同时不同地事件，在另一惯性系中只可能同地不同时分析与解设在惯性系Ｓ中发生两个事件，其时间和空间间隔分别为Δt 和Δx，按照洛伦兹坐标变换，在Ｓ′系中测得两事件时间和空间间隔分别为Δt?Δt??vΔxΔx?vΔtc2 和Δx??221?β1?β讨论上述两式，可对题述几种说法的正确性予以判断：说法(A)(B)是不正确的，这是因为在一个惯性系(如Ｓ系)发生的同时(Δt＝0)事件，在另一个惯性系(如Ｓ′系)中是否同时有两种可能，这取决于那两个事件在Ｓ系中发生的地点是同地(Δx＝0)还是不同地(Δx≠0).说法(D)(Ｅ)也是不正确的，由上述两式可知：在Ｓ系发生两个同时(Δt＝0)不同地(Δx≠0)事件，在Ｓ′系中一定是既不同时(Δt′≠0)也不同地(Δx′≠0)，但是在Ｓ系中的两个同时同地事件，在Ｓ′系中一定是同时同地的，故只有说法(C)正确.有兴趣的读者，可对上述两式详加讨论，以增加对相对论时空观的深入理解.14 －3 有一细棒固定在Ｓ′系中，它与Ox′轴的夹角θ′＝60°，如果Ｓ′系以速度u 沿Ox 方向相对于Ｓ系运动，Ｓ系中观察者测得细棒与Ox 轴的夹角( ) (A) 等于60° (B) 大于60° (C) 小于60°(D) 当Ｓ′系沿Ox 正方向运动时大于60°，而当Ｓ′系沿Ox 负方向运动时小于60°分析与解按照相对论的长度收缩效应，静止于Ｓ′系的细棒在运动方向的分量(即Ox 轴方向)相对Ｓ系观察者来说将会缩短，而在垂直于运动方向上的分量不变，因此Ｓ系中观察者测得细棒与Ox 轴夹角将会大于60°，此结论与Ｓ′系相对Ｓ系沿Ox 轴正向还是负向运动无关.由此可见应选(C).14 －4 一飞船的固有长度为L，相对于地面以速度v1 作匀速直线运动，从飞船中的后端向飞船中的前端的一个靶子发射一颗相对于飞船的速度为v2 的子弹.在飞船上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是( ) (c 表示真空中光速) (A)LLLL (B) (C) (D)2v1?v2v2-v1v2v11??v1/c?分析与解固有长度是指相对测量对象静止的观察者所测，则题中L、v2 以及所求时间间隔均为同一参考系(此处指飞船)中的三个相关物理量，求解时与相对论的时空观无关.故选(C). 讨论从地面测得的上述时间间隔为多少？建议读者自己求解.注意此处要用到相对论时空观方面的规律了.14 －5 设Ｓ′系以速率v＝0.60c相对于Ｓ系沿xx′轴运动，且在t＝t′＝0时，x ＝x′＝0.(1)若有一事件，在Ｓ系中发生于t＝2.0×107ｓ，x＝50m处，该事件在Ｓ′系中发生于何时刻？(2)如有另一事件发生于Ｓ系中t＝3.0×10-7 ｓ，x＝10m处，在Ｓ′系中测得这两个事件的时间间隔为多少？分析在相对论中，可用一组时空坐标(x，y，z，t)表示一个事件.因此，本题可直接利用洛伦兹变换把两事件从Ｓ系变换到Ｓ′系中.解 (1) 由洛伦兹变换可得Ｓ′系的观察者测得第一事件发生的时刻为－vx21c??t1?1.25?10?7s 1?v2/c2t1? (2) 同理，第二个事件发生的时刻为vx22c??t2?3.5?10?7s 1?v2/c2t2?所以，在Ｓ′系中两事件的时间间隔为??t1??2.25?10?7s Δt??t214 －6 设有两个参考系Ｓ和Ｓ′，它们的原点在t＝0和t′＝0时重合在一起.有一事件，在Ｓ′系中发生在t′＝8.0×108 s，x′＝60m，y′＝0，z′＝0处若Ｓ′系相对于Ｓ系以速率v＝0.6c 沿xx′轴运动，问该事件在Ｓ系中的时空坐标各为多少？分析本题可直接由洛伦兹逆变换将该事件从Ｓ′系转换到Ｓ系. 解由洛伦兹逆变换得该事件在Ｓ系的时空坐标分别为－x?x??vt?1?v/c22?93my ＝y′＝0 z ＝z′＝0vx?2ct??2.5?10?7s 1?v2/c2t??14 －7 一列火车长0.30km(火车上观察者测得)，以100km·h-1 的速度行驶，地面上观察者发现有两个闪电同时击中火车的前后两端.问火车上的观察者测得两闪电击中火车前后两端的时间间隔为多少？分析首先应确定参考系，如设地面为Ｓ系，火车为Ｓ′系，把两闪电击中火车前后端视为两个事件(即两组不同的时空坐标).地面观察者看到两闪电同时击中，即两闪电在Ｓ系中的时间间隔Δt＝t2－t1＝0.火车的长度是相对火车静止的观察者测得的长度(注：物体长度在不指明观察者的情况下，均指相对其静止参考系测得的长度)，即两事件在Ｓ′系中的空间间隔Δx′＝x′2 －x′1＝0.30×103m.Ｓ′系相对Ｓ系的速度即为火车速度(对初学者来说，完成上述基本分析是十分必要的).由洛伦兹变换可得两事件时间间隔之间的关系式为t2?t1???t1????t2v??x1???x22c (1) 221?v/c??t1??t2?t2?t1??v?x2?x1?2c (2) 221?v/c将已知条件代入式(1)可直接解得结果.也可利用式(2)求解，此时应注意，式中x2?x1为地面观察者测得两事件的空间间隔，即Ｓ系中测得的火车长度，而不是火车原长.根据相对论，运??x1??1?v/c.考虑这一关系方可利用式(2)动物体(火车)有长度收缩效应，即x2?x1??x222求解.解1 根据分析，由式(1)可得火车(Ｓ′系)上的观察者测得两闪电击中火车前后端的时间间隔为??t1??t2v??x1????9.26??14s ?x22c负号说明火车上的观察者测得闪电先击中车头x′2 处.??x1??1?v/c 代入式(2)亦可得解2 根据分析，把关系式x2?x1??x222??x1?＝0.30km这一与解1 相同的结果.相比之下解1 较简便，这是因为解1中直接利用了x2已知条件.14 －8 在惯性系Ｓ中，某事件A发生在x1处，经过2.0 ×106ｓ后，另一事件B发生在x2处，已知x2－x1＝300m.问：(1) 能否找到一个相对Ｓ系作匀速直线运动的参考系Ｓ′，在Ｓ′系中，两事件发生在同一地点？(2) 在Ｓ′系中，上述两事件的时间间隔为多少？分析在相对论中，从不同惯性系测得两事件的空间间隔和时间间隔有可能是不同的.它与两惯性系之间的相对速度有关.设惯性系Ｓ′以速度v 相对Ｓ系沿x 轴正向运动，因在Ｓ系中两事件的时空坐标已知，由洛伦兹时空变换式，可得－??x1??x2?x2?x1??v?t2?t1? (1)1?v2/c2??t1??t2?t2?t1??v2?x2?x1?c1?v2/c2 (2)两事件在Ｓ′系中发生在同一地点，即x′2－x′1＝0，代入式(1)可求出v 值以此作匀速直线运动的Ｓ′系，即为所寻找的参考系.然后由式(2)可得两事件在Ｓ′系中的时间间隔.对于本题第二问，也可从相对论时间延缓效应来分析.因为如果两事件在Ｓ′系中发生在同一地点，则Δt′为固有时间间隔(原时)，由时间延缓效应关系式Δt??Δt1?v/c可直接求得结果.22解 (1) 令x′2－x′1＝0，由式(1)可得v?x2?x1?1.50?108m?s-1?0.50ct2?t1 (2) 将v值代入式(2)，可得??t1??t2?t2?t1??v2?x2?x1?c1?v2/c2??t2?t1?1?v2/c2?1.73?10?6s这表明在Ｓ′系中事件A先发生.14 －9 设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度0.90c 相向飞行，它们之间的相对速度为多少？分析设对撞机为Ｓ系，沿x 轴正向飞行的正电子为Ｓ′系.Ｓ′系相对Ｓ系的速度v＝0.90c，则另一电子相对Ｓ系速度ux＝－0.90c，该电子相对Ｓ′系(即沿x轴正向飞行的电子)的速度u′x即为题中所求的相对速度.在明确题目所述已知条件及所求量的物理含义后，即可利用洛伦兹速度变换式进行求解.解按分析中所选参考系，电子相对Ｓ′系的速度为u?x?ux?u?x??0.994c v1?2uxc式中负号表示该电子沿x′轴负向飞行，正好与正电子相向飞行. 讨论若按照伽利略速度变换，它们之间的相对速度为多少？14 －10 设想有一粒子以0.050c 的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰变时发射一个电子，电子的速率为0.80c，电子速度的方向与粒子运动方向相同.试求电子相对实验室参考系的速度.分析这是相对论的速度变换问题.取实验室为Ｓ系，运动粒子为Ｓ′系，则Ｓ′系相对Ｓ系的速度v＝0.050c.题中所给的电子速率是电子相对衰变粒子的速率，故u′x ＝0.80c. 解根据分析，由洛伦兹速度逆变换式可得电子相对Ｓ系的速度为ux?u?x?v?0.817c v1?2u?xc14 －11 设在宇航飞船中的观察者测得脱离它而去的航天器相对它的速度为1.2×108m·ｓ-1 i.同时，航天器发射一枚空间火箭，航天器中的观察者测得此火箭相对它的速度为。
尔雅从爱因斯坦到霍金的宇宙网络通识课作业考试答案
“吾爱吾师，吾更爱真理”这句话是谁说的？〔〕A、苏格拉底B、柏拉图C、亚里士多德D、色诺芬正确答案：C2以下人物中最早使用“物理学”这个词的是谁？〔〕A、牛顿B、伽利略C、爱因斯坦D、亚里斯多德正确答案：D3“给我一个支点，我就可以耗动地球”这句话是谁说的？〔〕A、欧几里得B、阿基米德C、亚里士多德D、伽利略正确答案：B4“格物穷理”是由谁提出来的？〔〕A、张载B、朱熹C、陆九渊D、王阳明正确答案：B5相对论是关于〔〕的基本理论，分为狭义相对论和广义相对论。
A、时空和引力B、时空和重力C、时间和空间D、引力和重力正确答案：A欧洲奴隶社会比中国时间长，中国封建社会比西方时间长。
正确答案：√7.阿基米德是欧几里得的学生的学生。
正确答案：√8.西方在中世纪有很多创造。
正确答案：×伽利略与经典物理的诞生1.以下不属于伽利略的成就的是〔〕A、重述惯性定律B、发现万有引力C、阐述相对性原理D、自由落体定律正确答案：B2.“地恒动而人不知，譬如闭舟而行，不觉舟之运也”表达了什么物理学原理？〔〕A、相对性原理B、惯性原理C、浮力定理D、杠杆原理正确答案：A3.哪位古希腊哲学家认为万物都是由原子构成的B、毕达哥拉斯C、色诺芬D、德谟克利特正确答案：D4.惯性定律认为物体在不受任何外力的作用下，会保持以下哪种运动状态？〔〕A、匀速曲线B、加速直线C、匀速直线D、加速曲线正确答案：C5.《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》与《天体运行论》都是伽利略的著作正确答案：×伽利略是奥地利物理学家，近代实验科学的先驱者。
〔〕正确答案：×7.伽利略的逝世和牛顿的出生都是在1642年。
〔〕正确答案：√8.伽利略认为斜面上的运动是冲淡了的自由落体运动。
〔〕正确答案：√经典物理的三大支柱：经典力学、经典电动力学、经典热力学和统计力学1.物理学家焦耳是哪个国家的人？〔〕A、德国B、奥地利C、英国D、意大利正确答案：C2.以下哪一项属于经典物理的范畴B、热质学说C、量子论D、狭义相对性原理正确答案：A3.谁完成了光的双缝干预实验，认识到光是横波，并提出了颜色的三色定理？〔〕A、伽利略B、牛顿C、爱因斯坦D、托马斯·杨正确答案：D4.“热力学第三定律”的发现者是谁？〔〕A、克劳修斯B、能斯特C、开尔文D、焦耳正确答案：B5.以下哪个人没有提出“热力学第二定律”？〔〕A、卡诺B、克劳修斯C、迈尔D、开尔文正确答案：C6.以下哪个人不是“热力学第一定律”的发现者？〔〕A、迈尔B、焦耳C、赫姆霍兹正确答案：D7.下面哪项不属于电磁学定律？〔〕A、库仑定律B、安培定律C、能斯特定理D、电磁感应定律正确答案：C8.牛顿的主要著作有《自然哲学的数学原理》和《光学》。
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介基础知识梳理
第十五章相对论简介15. 1 相对论的诞生一、经典的相对性原理1.惯性系与非惯性系(1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。
地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。
(2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。
我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动,根据牛顿运动定律,房屋、树木应该受到不为零的合力作用,但事实上房屋、树木所受的合力为零,也就是牛顿运动定律不成立。
这里加速的车厢就是非惯性系,也就是说在非惯性系中力学规律不相同。
2.伽利略相对性原理表述1:力学规律在任何惯性系中都是相同的。
表述2:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。
表述3:任何惯性参考系都是平权的。
二、相对性原理与电磁规律1.相对性原理与电磁规律之间的矛盾(1)麦克斯韦的电磁理论得出的电磁波的速度不涉及参考系,也就是说在不同的参考系中光速不变。
(2)根据相对性原理,在不同的参考系中观测到的光速应与参考系有关。
在经典力学中如果某一惯性系相对另一个惯性系的速度为v,在此惯性系中有一物体速度为c，那么,此物体相对于另一惯性系的速度是 c+ v吗?根据伽利略相对性原理,答案是肯定的。
实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．2.迈克耳孙一莫雷实验(1)实验装置如图所示(2)实验内容:转动干涉仪,在水平面内不同方向进行光的干涉实验,干涉条纹并没有预期移动。
(3)实验结论:光沿任何方向传播时,相对于地球的速度相同。
可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是3×108m/s。
3.伽利略相对性原理和爱因斯坦相对性原理的区别：(1)伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵循同样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性参考系都是等价、平权的,所以无法借助力学的手段确定惯性系自身的运动状态。
201306最新选修3-4和3-5模块判断题
选修3-4和3-5模块判断题汇总一、简谐运动单摆受迫振动共振(×)1、把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长。
(√)2、火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁。
(×)3、受迫振动的频率由固有频率和驱动力频率共同决定，当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大。
(×)4、荷兰物理学家惠更斯研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期与摆长和摆球质量有关，与振幅无关。
二、机械波横波和纵波波的干涉和衍射多普勒效应(×)5、机械波是介质传递波源质点以及振动能量的一种方式。
(√)6、振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短(×)7、一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置时的速度必相同。
(×)8、横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期。
(×)9、声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播，但传播速度不一样，空气中传播速度是最大的。
(√)10、我们用语言进行交流，是利用声波传递信息。
广播、电视利用无线电波传递信息，光缆利用光波传递信息。
(√)11、机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同介质中，波速是不同的。
(√)12、不仅水波和声波，一切波都能发生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的现象。
(√) 13、“彩超”是利用多普勒效应测出反射波的频率变化，就能知道血液的速度，利用“彩超”这种方法可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
(×)14、根据宇宙大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的，各星球都离地球而远去，由此可以推测出地球上接收到遥远星球发出的光的波长变短。
三、电磁波谱电磁波及其应用(√)15、麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。
(√)16、电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直。
如何深刻理解光速不变原理
导读：该如何理解光速不变原理？首先说一下什么光速不变原理，它并不是指光在真空中的速度是30万公里每秒，而是指光在任何参照系下的速度都是光速本身，光速是绝对的，不需要参照物，比如说你拿着手电筒以5米/秒的速度奔跑，静止的我看到手电筒发出的光的速度仍旧是光速，而不是光速+5米/秒！再回到问题中来！准确地说，光速不变原理不是被发现的，是爱因斯坦做出的一个假设，然后在现实中被验证的！我们都知道，爱因斯坦相对论之前，牛顿的绝对时空观统治着物理学界，这种时空观人为，万事万物的速度都是相对的，都需要有参照物，光的速度也不例外。
内容正文：我们都知道真空，真空是不可能完全的空。
已经被很多实验所验证。
就是我们常说的真空不空。
而且我也相信宇宙中任何真空，都不是纯粹空的。
可是真空的环境条件能有变化，那么在这个时候光速会有变化吗？也就是说真空环境条件的改进，会带来光速的测量变化吗？比如在未来人类能达到更紧密的真空条件下，光速达到299792458.0001米/秒。
那么这时候爱氏的理论成立吗？答案是成立的！因为什么？因为这是实验条件改善所带来的进步。
哪怕速度增加0.1米，爱氏理论也是成立的！但是光速必须是不变的。
那超距作用下爱氏理论成立吗？肯定不成立，牛顿时空就是超距的。
那么超光速下，爱氏理论成立吗？肯定是不成立的。
但要理解光速是多少？我们现在测的光速就是百分百没有问题的吗？绝对不会有变化吗？比如在宇宙其他特定环境下测的也是这样?如果百分百没有问题，那么超光速下爱氏理论必然崩塌。
所以不要一看到那个新闻说光速被超越了，就说爱氏理论是错误的。
这样有点人云亦云了。
要记住爱氏理论光速的两个点：1、光速是速度的上限，超距作用是不存在的。
2、光速是不变的。
保持这两点不变，爱氏理论就是经得住考验的。
因为爱氏理论方程中的光速都是C。
但C是多少是我们现在测量出来的。
也就是我们自己要考验自己，至于量子纠缠中所说的超光速，在我看来是一种假象。
我在《变化》第二十七章论：《量子纠缠超距作用描述是假象》有论述。
章狭义相对论基础习题解答
狭义相对论基础习题解答一选择题1. 判断下面几种说法是否正确 ( )(1) 所有惯性系对物理定律都是等价的。
(2) 在真空中，光速与光的频率和光源的运动无关。
(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向传播的速度都相同。
A. 只有 (1) (2) 正确B. 只有 (1) (3) 正确C. 只有 (2) (3) 正确D. 三种说法都正确解：答案选D 。
2. (1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？关于上述两个问题的正确答案是：( )A.(1) 同时， (2) 不同时B. (1) 不同时， (2) 同时C.(1) 同时， (2) 同时D. (1) 不同时， (2) 不同时解：答案选A 。
3．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？( )（1）一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速.（2）质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变（3）在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的.（4）惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
A. (1)，(3)，(4)B. (1)，(2)，(4)C. (1)，(2)，(3)D. (2)，(3)，(4)解：同时是相对的。
答案选B 。
4. 一宇宙飞船相对地球以0.8c的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。
飞船上的观察者测得飞船长为90m ，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为 ( )A. 90mB. 54mC. 270mD. 150m解： ?x ′=90m, u =0.8 c , 8790/(310)310s t -'∆=⨯=⨯()270m x x u t ''∆=∆+∆=。
大物AI作业参考解答_No.05狭义相对论 参考解答
一、 选择题 1. 有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的；(2) 在真空中，光的速度与光的频率、
光源的运动状态无关；(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同。请问哪些说法
是正确的， 答案是[
]
(A) 只有(1)、(2)是正确的；
(B) 只有(1)、(3)是正确的；
1、理解伽利略力学相对性原理和伽利略变换； 2、理解狭义相对论的两条基本原理：狭义相对性原理和光速不变原理； 3、理解狭义相对论时空观的特点；会判断原时和非原时、原长和非原长，并能相互推算； 4、掌握洛仑兹坐标变换公式，能对不同参考系中的时间、空间间隔进行换算； 5、掌握狭义相对论中质速关系、质能关系、能量与动量关系，能熟练进行相关运算。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
m0c2 m0c2 m0c 2
1
1 1 0.79 选 C 1 0.832
2
8. 某加速器将电子加速到能量 = αMeV 时，该电子的动能 Ek =[
]。（两位有效数字，真空中
光速 c= 3htt × t8m/s，电子的静止质量 me= 9h × t 3 kg，1 MeV= h t × t 3 J）参数：α = 4htt
t 4=
4= 4 t 4
t = 4 t − 48 t =
t
6
三、 计算题 1. 一隧道长为 L，宽为 d，高为 h，拱顶为半圆，如图。设想一列车以极高的速度 v 沿隧道长度方向
通过隧道，若从列车上观测，(1) 隧道的尺寸如何？(2) 设列车的长度为 l0，它全部通过隧道的时 间是多少？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
‘真空中的光速对任何观察者来说都是相同的’如何理解？
对于狭义相对论的一些推论，例如同时的相对性，时间的相对性，等，大家都可以根据光速不变原理推出来，但是，对于光速不变原理却是不太理解。
如果观察者是运动的，那么光速应该发生改变呀？对于这一点，许多教师授课的时候，只是说光速不变，根据光速不变原理，真空中的光速对任何观察者来说都是相同的，这是由联立求解麦克斯韦方程组得到的，并为迈克尔逊—莫雷实验所证实的，所以没错的。
然后根据光速不变原理推出同时的相对性，时间的相对性等。
这一章就主要讲解光速不变，为什么不变的问题。
狭义相对论的两个假设，相对性原理与光速不变假设。
后来我们把光速不变假设称作光速不变原理。
我们对这两条假设的理解应该是这样的，1，相对性原理说的是光速不变，这个光速不变说的是光源的运动对光速没有影响；2，光速不变假设说的是麦克斯韦方程组得到的光速不变，即即c^2=1/(εμ)，光波的速度由真空介电常数与磁导率决定；这个光速不变也说的是光源的运动对光速没有影响。
就是说，光速不变分为相对性原理中的光速不变与麦克斯韦方程组中的光速不变。
两个光速不变是一样的吗？如果根据相对性原理中的光速不变与麦克斯韦方程组中的光速不变说的都是光源的运动对光速没有影响，所以两个光速不变是一样的，只是叫法不同。
那就错了。
因为，相对性原理中的光速不变指的是光源的运动对光速没有影响，光向各个方向传播的速度依然是C。
这里光源的运动对光速没有影响指的是，惯性系的运动是惯性系中所有物体所共有的，光源与惯性系一起运动，光与惯性系一起运动，或许可以这样说，光源的运动能够带动光与光源一起运动。
光是从光源发出的，向各个方向的速度是 C.而麦克斯韦方程组得出的光速不变，指的是光源的运动对光速没有影响，光向各个方向传播的速度依然是C。
这里光源的运动对光速没有影响指的是，光源的运动不能带动光与光源一起运动。
光是从闪光的地点发出的，向各个方向的速度是C。
所以这是两不同的光速不变。
相对性原理中的光速不变对应的物理现象是迈克尔逊莫雷实验，迈克尔逊莫雷实验中地球是运动的，但光速不能证明地球是运动的，因为地球的运动是地球上的物体所共有的，包括光。
就是说地球带着光一起运动。
麦克斯韦方程组得出的光速不变，对应的物理现象是双星现象，光行差现象，双星现象中，光源的运动对光速没有影响，光源不能带动光与光源一起运动。
光行差现象中观察者的运动不能带动光与观察者一起运动。
这样，把光速不变分为两个光速不变，‘真空中的光速对任何观察者来说都是相同的’就好理解了。
真空中的光速对与介质的观察者来说是静止的，这个好理解。
那么对与运动的观察者来说为什么也是不变呢？
这个运动的观察者又分为两种，1，是同时的相对性中所举例子，如果把车下的观察者看成运动的观察者，那么光速不变是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变；如果把车上的观察者看成运动的观察者，那么光速不变是根据相对性原理中的光速不变。
就是说真空中的光速对任何观察者来说都是相同的，这是根据不同的原理引出的，一个根据麦克斯韦方程组得出的光速不变，一个是根据相对性原理得出的光速不变。
根据光速不变分为麦克斯韦方程组得出的光速不变和相对性原理中得出的光速不变，我们就可以分析狭义相对论的正确与否了。
在同时的相对性中，车上的观察者认为光速不变指的是相对性原理中的光速不变；车下的观察者认为光速不变是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变。
车下的观察者如果也采用相对性原理中的光速不变，那么我们就会得出光速是可变的。
就是说车下的观察者必须用麦克斯韦方程组得出的光速不变即火车的运动不能带动光一起运动，才能得出同时的相对性。
而麦克
斯韦方程组得出的光速不变与相对性原理中的光速不变是两个完全不同甚至相反的结论，因为相对性原理中的光速不变，火车的运动能带动光一起运动。
假设这里能够相互混用，并且是不矛盾的，那么在时间的相对中，我们又是如何建立的呢？车下的观察者还是采用的麦克斯韦方程组得出的光速不变吗？不是的。
车下的观察者并没有根据麦克斯韦方程组得出的光速不变，来分析问题。
如果根据麦克斯韦方程组得出的光速不变，我们就会得出光是从闪光的地点发出的，光不随着火车一起运动，所以不能得出时间具有相对性。
车上的观察者根据相对性原理中光速不变，描述光的运动，而车下的观察者什么也没有根据，直接就说光会斜线射到反射板。
‘光会斜线射到反射板’这个好像是绝对空间伽利略变换中才有的现象。
在光传播的过程中，一般情况下，光上变化的电磁场与观察者是相互静止的，例如双星现象中，此时光上变化的电磁场与观察者之间的相对空间间隔是不变，光以波速C的传播不改变光上变化的电磁场与观察者之间的相对空间间隔。
有时候，光上变化的电磁场与观察者之间的空间间隔是变化的，例如光行差现象中，由于观察者的运动造成光上变化的电磁场与观察者之间的空间间隔发生变化；迈克尔逊莫雷实验中，在观察者看来是由于光上变化的电磁场随着介质随着地球参考系一起运动造成的。
就说说我们正确理解了‘真空中的光速对任何观察者来说都是相同的’就会发现这说的是光在介质中传播的速度，我们可以叫做光自身的速度。
光还有光与观察者的相对速度。
光与观察者的相对速度由光自身的速度与观察者的速度共同决定，就是两者的矢量差。
本文主要思想取自《狭义相对论讲义之光速不变》与《歪解光速不变原理》
参考文献：【1】《狭义相对论讲义之光速不变》吴兴广【2】《歪解光速不变原理》吴兴广【3】《狭义相对论讲义之同时的相对性》【4】《同时的相对性与摆的等时性的分析》【5】《相对运动使用的是牛顿运动定律的类似定律》
2013年11月22日19:39:09吴兴广。