The lecture should give a "university-level view over the high-school level explanation" of the special theory of relativity. It covers: features of space and time, the road to special relativity, relativistic kinematics and dynamics, some optical phenomena, Minkowski space-time, four-dimensional formalism.
For students of and 4th year of combination Math and Physics and
3rd year of combination Physics/Informatics for High Schools.
Last update: ()
Přednáška poskytující "vysokoškolský nadhled nad středoškolskou
problematikou" speciální teorie relativity: vlastnosti prostoru a času,
cesta k STR, relativistická kinematika a dynamika, optické jevy,
Minkowského prostoročas, čtyřrozměrný formalismus.
Určeno pro 3.r. U FI/SŠ , 4.r. U MF/SŠ.
Literature - Czech
Last update: RNDr. Pavel Zakouřil, Ph.D. (05.08.2002)
Votruba V.: Základy speciální teorie relativity. Academia, Praha 1969 a 1977. (vybrané kapitoly)
Horský J.:Úvod do teorie relativity. SNTL, Praha 1975. (kap.1-5)
Bartuška K.: Kapitoly ze speciální teorie relativity. SPN, Praha 1989
Syllabus -
Last update: T_KDF (23.05.2003)
Postulates of STR and some of their consequences. The principle of relativity in classical physics. Galilei transformation. Ether theory. Experiments leading to STR. (Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike). Relativistic kinematics: Lorentz transformation, length contraction, time dilatation, relativity of simultaneity, transformation of velocity. (Im)possibility of superluminal velocities and causality. "Paradoxes" of relativistic kinematics. Experiments testing relativistic kinematics. Applications. Relativistic dynamics: mass, rest mass, momentum, energy, mass-energy equivalence. Relativistic equation of motion of a mass particle. Collisions. Particle in aelectric and magnetic field. Maxwell equations and Lorentz transformation. Doppler effect. Optical appearance of relativistic objects. Apparent superluminal velocities of quasars. MInkowski spacetime. Spacetime diagrams. Worldlines, hypersurfaces, light cones. Interval. General Lorentz transformation. Main idea of 4-dimensonal formalism of STR.
Last update: ()
Nástin východisek STR a některých jejich důsledků. Obecné vlastnosti prostoru a času. Vztažné soustavy souřadnic. Inerciální soustavy souřadnic.Princip relativity. Princip konstantní rychlosti světla. Základní kinematické důsledky a problémy s jejich interpretací.
Princip relativity v klasické fyzice. Základní zákony klasické mechaniky. Absolutní prostor, absolutní čas. Galileiho transformace, klasický princip relativity. Éter jako absolutní vztažná soustava. Pokusy o ověřování důsledků éterové teorie: aberace, Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike. Lorentzův pokus o vysvětlení výsledku.Vyvrácení balistické teorie světla.
Relativistická kinematika Speciální princip relativity a jeho heuristická cena. Měření prostoru a času, synchronizace hodin. Princip konstantní rychlosti světla. Lorentzova transformace: kontrakce délek (vysvětlení z hlediska S i S'), dilatace času, relativita současnosti, skládání rychlostí. Vysvětlení pokusů v rámci teorie relativity. Nadsvětelné rychlosti a kauzalita. Paradoxy relativistické kinematiky. Experimentální ověření a aplikace relativistické kinematiky.
Relativistická dynamika Relativistická a klidová hmotnost, relativistická hybnost. (Včetně odvození vztahu pro relativistickou hmotnost.) Relativistická pohybová rovnice a její řešení v jednoduchých případech: nabitá částice v homogenním elektrickém poli a v homogenním magnetickém poli; srážky. Ekvivalence hmotnosti a energie. Experimentální ověření a aplikace relativistické dynamiky.
Elektrodynamika a optika Maxwellovy rovnice a Lorentzova transformace. Dopplerův jev. Optický vzhled relativistických objektů. Zdánlivé nadsvětelné rychlosti kvazarů.
Minkowského prostoročas Prostoročasové diagramy. Světočáry, nadplochy, světelné kužele. Čtyřinterval. Obecná Lorentzova transformace. Základní myšlenka čtyřrozměrného formalismu STR.
