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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 24년 1회차

그림과 같이 A가 탄 우주선이 B에 대해 일정한 속력  $0.8c$ 로 운동한다.
A가 볼 때, 빛이 우주선 바닥에 있는 광원에서 수직으로 발사되어
천장에 있는 거울에 반사된 뒤 되돌아온다. A가 측정한 거울과 광원
사이의 거리는  $L$ , 우주선의 길이는  $D$ , 빛의 왕복시간은  $T$ 이다. B가
관측한 내용에 대한 설명으로 옳은 것은? (단,  $c$ 는 빛의 속력이다)

우주선의 길이는  $D$ 보다 길다.

빛의 왕복 시간은  $T$ 보다 길다.

빛의 속력은 A가 측정한 것보다 빠르다.

광원과 거울 사이의 거리는  $L$ 보다 짧다.

해설

B가 보면 우주선 안의 시간이 느리게 가므로 빛의 왕복 시간은 $T$ 보다 길다.

B의 관점에서 빛은 우주선과 함께 옆으로 이동하며 비스듬한 경로로 왕복하므로 경로가 길어지고, 광속은 같으니 시간이 늘어난다. 속력 0.8c에서 $\gamma = \dfrac{1}{\sqrt{1 - 0.8^2}} = \dfrac{5}{3}$ 이므로 왕복 시간은 $\dfrac{5}{3}T$ 이다.

우주선 길이가 $D$ 보다 길다는 설명: 운동 방향 길이는 B에게 수축되어 $D$ 보다 짧다.
빛의 속력이 더 빠르다는 설명: 광속은 모든 관성계에서 $c$ 로 같다.
광원과 거울 사이 거리가 짧다는 설명: 운동 방향에 수직한 길이는 변하지 않아 $L$ 이다.

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