Замедление времени - Элементы теории относительности - Оптика

Цели: изучить факт замедления времени; отрабатывать навыки решения задач.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания, повторение

- Почему результаты эксперимента Майкельсона-Морли противоречат классическому закону сложения скоростей?

- Почему осуществление событий в нашем чувственном восприятии не означает их одновременности?

- Почему, глядя на звездное небо, мы как бы зондируем прошлое?

- Будет ли определенным порядок следования событий, если разделяющий их промежуток времени больше времени, необходимого для распространения света между ними.

II. Изучение нового материала

Согласно классическим представлениям, течение времени абсолютно. Предполагалось, что движущие часы не изменяют своего ритма.

Наблюдения световых явлений показывают, что движущиеся часы изменяют свой ритм.

Пульт космического корабля, движущегося со скоростью v может измерять время по часам, покоящимся относительно корабля.

Время t’ называется собственным временем. Собственное время - время, измеренное наблюдателем, движущимся вместе с часами.

Время в неподвижной системе отсчета и движущееся относительно нее, течет с разной скоростью:

t ≠ t’.

- время неподвижного наблюдения.

Явление замедления времени обнаруживается экспериментально, при наблюдении распада нестабильных элементарных частиц, таких как мюон, n-мезон. Среднее время жизни мюона, т. е. время между рождением мюона и его распадом, в системе покоя в среднем τ₀ = 2,2 · 10^-6 с (t’). Чем быстрее движется мюон относительно лабораторной системы, тем больше время его жизни.

Если бы удалось макроскопическому типу сообщить скорость, близкую к скорости света, то космонавт, стартовавший с Земли и проведший в космосе по часам ракеты 1 год, с точки зрения обитателей Земли провел в космосе, скажем, 10 лет. В то время как на Земле пройдет 10 лет и люди постареют на 10 лет, на ракете пройдет 1 год и космонавт постареет только на 1 год.

III. Решение задач

Задача № 1

Ракета движется относительно неподвижного наблюдателя со скоростью, равной 0,6 скорости света в вакууме. Какое время пройдет по часам неподвижного наблюдателя, если по часам, движущимся вместе с ракетой, прошло 6 лет?

Дано:

Решение:

Время, прошедшее по часам неподвижного наблюдателя, найдем по формуле где τ₀ - собственность время; v - скорость ракеты относительно неподвижного наблюдателя.

В данной задаче время т₀ можно не выражать в секундах, а оставить в годах

(Ответ: т = 7,5 лет.)

Задача № 2

Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся относительно Земли со скоростью, равной 0,4 скорости света, за 25 земных лет?

Дано.

Решение:

Приведенные в задаче данные относятся к системе отсчета, связанной с землей, - скорость корабля v и промежуток времени τ.

Необходимо найти промежуток собственного времени τ₀, в системе, связанной со звездолетом. Так как промежуток собственного времени связан с промежутком времени τ, отсчитанным по земным часам, соотношением: то отсюда

(Ответ: 23 года.)

IV. Подведение итогов урока

Домашняя работа

п. 78.

Р - 1081; Р - 1082.