Die spezielle Relativitätstheorie: Vorlesungsmanuskript
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| Language: | German |
| Published: |
Tübingen
Eigenverlag d. Verf.
1990
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INHALT
1.
EINFUEHRUNG
.
1
1.1
ZEITMESSUNG
.
1
1.1.1
GESCHICHTLICHE
ENTWICKLUNG
DER
ZEITMESSUNG
.
2
1.2
DIE
SCHWANKUNGEN
DER ERDROTATION
.
3
1.2.1
SAEKULARE FLUKTUATIONEN
.
4
1.2.2
DEKADISCHE
FLUKTUATIONEN
.
5
1.2.3
JAHRESZEITLICHE
SCHWANKUNGEN
.
6
1.2.4
HOCHFREQUENTE
SCHWANKUNGEN
.
7
1.3
MESSUNG
DER
ERDROTATIONSSCHWANKUNGEN
.
8
1.3.1
KLASSISCHE
ASTRONOMISCHE
BEOBACHTUNGEN
UND
REFERENZZEIT
.
8
1.3.2
NEUE
BEOBACHTUNGSTECHNIKEN
.
10
1.4
ASTRONOMISCHE
ZEITMESSUNG
UND
DEFINITION
DER ZEITEINHEIT
.
12
1.5
LAENGENMESSUNG
UND
DER WERT DER LICHTGESCHWINDIGKEIT
.
16
1.5.1
DIE
ALTE
METERDEFINITION
.
16
1.5.2
DIE
LICHTGESCHWINDIGKEIT
.
17
1.5.3
DIE
NEUE
METERDEFINITION
.
18
1.6
INERTIALSYSTEME
.
19
TEIL
I DIE KINEMATIK
DER
SPEZIELLEN
RELATIVITAETSTHEORIE
2.
EXPERIMENTELLE
BEFUNDE
.
22
2.1
DAS REALTIVITAETSPRINZIP
DER KLASSISCHEN
MECHANIK
.
22
2.2
DER FIZEAU-VERSUCH
UEBER
DIE MITFUEHRUNG
DES LICHTS IN
BEWEGTEN KOERPERN
.
24
2.2.1
VERSUCHSANORDNUNG
UND
EXPERIMENTELLES
ERGEBNIS
.
24
2.2.2
DEUTUNG
DES
FIZEAU-VERSUCHS
MIT
HILFE
DER
*AETHER-THEORIE" .
25
2.3
DER
MICHELSON-VERSUCH
.
27
2.3.1
VERSUCHSANORDNUNG
UND EXPERIMENTELLES
ERGEBNIS
.
27
2.3.2
EINSCHUB:
ERKLAERUNG
DER ABERRATIONSERSCHEINUNG
.
32
$
B1IOTHEK
DEUTSCHES
MUSEUM
S'L
HLUENCHE'A
VI INHALT
2.4
DEUTUNGSVERSUCHE
UND WEITERE
EXPERIMENTE
.
34
2.4.1 DIE MITNAHMEHYPOTHESE
.
34
2.4.2 DER ERKLAERUNGSVERSUCH
VON
RITZ
.
34
2.4.3
DIE LORENTZ-FITZGERALD-KONTRAKTION
.
36
2.5
UEBUNGSAUFGABEN
.
37
3.
GRUNDANNAHMEN DER
SPEZIELLEN
RELATIVITAETSTHEORIE
.
38
3.1
DEFINITION DER GLEICHZEITIGKEIT
.
38
3.2
HERLEITUNG DER
LORENTZ-TRANSFORMATION
.
40
3.2.1 DIE HOMOGENITAET
UND
ISOTROPIE DES RAUMES
.
40
3.2.2
DAS
RELATIVITAETSPRINZIP
.
42
3.2.3
DIE KONSTANZ DER
LICHTGESCHWINDIGKEIT
.
43
3.3 HERLEITUNG
DER
LORENTZ-TRANSFORMATION
OHNE
BENUTZUNG
DES
POSTULATS
VON
DER
KONSTANZ DER LICHTGESCHWINDIGKEIT
.
45
3.3.1
EIN IDEALISIERTES
MYONEN-EXPERIMENT
.
46
3.3.2
KURZE
BESCHREIBUNG
DES
TATSAECHLICH
DURCHGEFUEHRTEN
MYONEN-EXPERIMENTS
.
48
3.4
UEBUNGSAUFGABEN
.
51
4.
EIGENSCHAFTEN DER
LORENTZ-TRANSFORMATION
.
52
4.1
DAS
VIERDIMENSIONALE
RAUM-ZEIT-KONTINUUM
.
52
4.1.1
DIE MINKOWSKI-DARSTELLUNG
.
52
4.1.2
DER
GESCHWINDIGKEITSPARAMETER
.
54
4.2
DAS
EINSTEINSCHE
ADDITIONSTHEOREM
DER GESCHWINDIGKEITEN
.
55
4.2.1 HERLEITUNG DER ADDITIONSFORMEL
.
55
4.2.2
EIGENSCHAFTEN DER ADDITIONSFORMEL
.
56
4.2.3
ANWENDUNG DES
EINSTEINSCHEN ADDITIONSTHEOREMS:
DER
FIZEAU-VERSUCH
.
58
4.3
DIE GRUPPE DER
SPEZIELLEN
LORENTZ-TRANSFORMATIONEN
.
58
4.4 DIE
ALLGEMEINE
LORENTZ-TRANSFORMATION
.
59
4.5
DIE RAUM-ZEIT-STRUKTUR
.
62
4.5.1
DIE LAENGENKONTRAKTION
.
62
4.5.2
DIE ZEITDILATATION
UND
DAS
ZWILLINGSPARADOXON
.
63
4.5.3
RAUM-ZEIT-DIAGRAMME
.
66
4.6
PARADOXA
.
69
4.6.1 DAS
*STAB-HAUS-EXPERIMENT"
.
69
4.6.2
DAS
*STAB-LOCH-EXPERIMENT"
.
72
4.7
UEBUNGSAUFGABEN
.
76
5.
MATHEMATISCHE
HILFSMITTEL
.
78
5.1 EINFUEHRUNG
VON
VIERER-VEKTOREN
UND
-TENSOREN
.
78
INHALT
VII
5.2
TENSORANALYSIS
.
81
5.3
DAS
DIFFERENTIAL
DER EIGENZEIT
.
82
5.4
DIE
MINKOWSKI-METRIK
.
84
5.5
UEBUNGSAUFGABEN
.
86
TEIL
II RELATIVISTISCHE
PHYSIK
6.
RELATIVISTISCHE
MECHANIK
.
88
6.1
VIERDIMENSIONALE
LORENTZ-INVARIANTE
FORMULIERUNG
.
88
6.1.1
VIERER-GROESSEN
.
88
6.1.2
ERWEITERUNG
DER
NEWTONSCHEN
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
90
6.1.3
DER
ENERGIE-IMPULS-VEKTOR
.
92
6.2
MASSENVERAENDERLICHKEIT
UND
TRAEGHEIT
DER ENERGIE
.
95
6.2.1
MASSENVERAENDERLICHKEIT
.
95
6.2.2
ZUSAMMENHANG
VON
ENERGIE
UND
MASSE
.
96
6.3
DREHIMPULS
UND
SCHWERPUNKT
.
98
6.3.1
RELATIVISTISCHER
DREHIMPULSTENSOR
.
98
6.3.2
RELATIVISTISCHER
DREHMOMENTTENSOR
.
99
6.3.3
ERHALTUNGSSAETZE
.
100
6.4
BEISPIELE
.
102
6.4.1
DER
RELATIVISTISCHE
ELASTISCHE
STOSS
ZWEIER
GLEICHER
MASSEN
.
102
6.4.2
DIE
RAKETENBEWEGUNG
.
105
6.4.3
RAUMFLUG
MIT
KONSTANTER BESCHLEUNIGUNG
IM
RUHSYSTEM
.
110
6.5
UEBUNGSAUFGABEN
.
115
7.
LORENTZ-INVARIANTE
FORMULIERUNG
DER ELEKTRODYNAMIK
.
116
7.1
DAS PROGRAMM
DER
RELATIVISTISCHEN
ELEKTRODYNAMIK
.
116
7.2
DIE MAXWELL-GLEICHUNGEN
.
116
7.3
VIERER-VEKTOREN
IN
DER ELEKTRODYNAMIK
.
118
7.4
VIERER-TENSOREN
IN
DER ELEKTRODYNAMIK
.
120
7.4.1
DER
FELDSTAERKENTENSOR
.
120
7.4.2
DIE INVARIANTEN
DES FELDSTAERKENTENSORS
.
121
7.5
DIE
MAXWELL-GLEICHUNGEN
FUER DAS VAKUUM
IN
VIERDIMENSIONALER
SCHREIBWEISE
.
122
7.5.1
DIE ERREGUNGSGLEICHUNGEN
.
122
7.5.2
DIE INNEREN
FELDGLEICHUNGEN
.
123
7.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
123
7.7
DIE
LORENTZ-KRAFT
.
124
VIII
INHALT
7.8
ENERGIE
UND
IMPULS
DES
ELEKTROMAGNETISCHEN
FELDES
IM VAKUUM
.
127
7.8.1
DER
ENERGIE-IMPULS-TENSOR
.
127
7.8.2
ERHALTUNGSGROESSEN
.
129
7.9
ELEKTROMAGNETISCHE
WELLEN
.
131
7.9.1
DIE
EBENE
LINEAR
POLARISIERTE
VAKUUMWELLE
.
131
7.9.2
DER DOPPLER-EFFEKT
.
133
7.9.3
DIE
ABERRATION
.
135
7.10
ERWEITERUNG
FUER
MAGNETISIERBARE
UND
POLARISIERBARE
MATERIE
.
136
7.10.1
DIE
MAXWELL-GLEICHUNGEN
MIT
MATERIE
IN
VIERDIMENSIONALER
SCHREIBWEISE
.
136
7.10.2
DIE
MAGNETISIERUNG
M
UND
DIE POLARISIERUNG
P
.
138
7.11
UEBUNGSAUFGABEN
.
141
8.
RELATIVISTISCHE
QUANTENMECHANIK
.
142
8.1
DIE
RELATIVISTISCHE
HAMILTON-FUNKTION
.
142
8.2
DER
UEBERGANG
ZUR
QUANTENMECHANIK
.
144
8.2.1
DIE KLEIN-GORDON-GLEICHUNG
.
146
8.2.2
DIE DIRAC-GLEICHUNG
.
146
8.3
PHYSIKALISCHE
INTERPRETATION
.
148
LITERATUR
.
152 |
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