Die spezielle Relativitätstheorie: mit 26 Übungsaufgaben
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Braunschweig [u.a.]
Vieweg
1993
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66 : Grundkurs Physik |
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Inhalt
Vorwort
1. Einführung . 1
1.1 Zeitmessung . 1
1.2 Die Schwankungen der Erdrotation . 4
1.3 Messung der Erdrotationsschwankungen . 9
1.4 Astronomische Zeitmessung und Definition
der Zeiteinheit . 13
1.5 Längenmessung und der Wert der
Lichtgeschwindigkeit . 19
1.6 Inertialsysteme . 22
2. Experimentelle Befunde . 24
2.1 Das Realtivitätsprinzip der klassischen Mechanik . 24
2.2 Der Fizeau-Versuch über die Mitführung des Lichts
in bewegten Körpern . 26
2.3 Der Michelson-Versuch . 29
2.4 Deutungsversuche und weitere Experimente . 37
2.5 Übungsaufgaben . 41
3. Grundannahmen der speziellen Relativitätstheorie . 42
3.1 Definition der Gleichzeitigkeit . 42
3.2 Herleitung der
Lorentz-
Transformation . 44
3.3 Herleitung der Lorentz-Transformation ohne
Benutzung des Postulats von der Konstanz
der Lichtgeschwindigkeit . 50
3.4 Übungsaufgaben . 56
VIII Inhalt
4. Eigenschaften der
Lorentz-
Transformation
.
57
4.1 Das
vierdimensionale
Raum-Zeit-
Kontinuum
. 57
4.2 Das Einsteinsche Additionstheorem der
Geschwindigkeiten . 61
4.3 Die Gruppe der speziellen Lorentz-Transformationen 65
4.4 Die allgemeine Lorentz-Transformation . 65
4.5 Die Struktur der Raum-Zeit . 69
4.6 Paradoxa . 81
4.7 Übungsaufgaben .·. 88
5. Mathematische Hilfsmittel . 91
5.1 Die Minkowski-Metrik . 91
5.2 Einführung von Vierer-Vektoren und -Tensoren . 96
5.3 Tensoranalysis . 101
5.4 Das Differential der Eigenzeit . 103
5.5 Übungsaufgaben . 104
6. Relativistische Mechanik . 105
6.1 Vierdimensionale Lorentz-invariante Formulierung . . 105
6.2 Massenveränderlichkeit und Trägheit der Energie . 113
6.3 Drehimpuls und Schwerpunkt . 117
6.4 Beispiele . 121
6.5 Übungsaufgaben . 136
7. Lorentz-invariante Formulierung der Elektrodynamik . 138
7.1 Das Programm der relativistischen Elektrodynamik . 138
7.2 Die Maxwell-Gleichungen . 139
7.3 Vierer-Vektoren in der Elektrodynamik . 140
7.4 Vierer-Tensoren in der Elektrodynamik . 143
7.5 Die Maxwell-Gleichungen für das Vakuum in
vierdimensionaler Schreibweise . 145
7.6 Zusammenfassung . 147
7.7 Die Lorentz-Kraft . 147
7.8 Energie und Impuls des elektromagnetischen Feldes
im Vakuum . 150
7.9 Elektromagnetische Wellen . 155
Inhalt
IX
7.10 Erweiterung für
magnet
isierbare und
polarisierbare Materie. . 161
7.11 Übungsaufgaben . 166
8. Relativistische Quantenmechanik . 168
8.1 Die relativistische Hamüton-Funktion . 168
8.2 Der Übergang zur Quantenmechanik . 171
8.3 Physikalische Interpretation . 174
Literatur . 179
Sachwortregister . 181 |
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