Spezielle Relativitätstheorie heute: schlüssig erklärt mit Beispielen, Aufgaben und Diskussionen
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Spektrum
[2019]
|
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
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| Beschreibung: | XIX, 456 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
TEIL I RAUM-ZEIT, LICHT UND DER AETHER
1 WAS IST (SPEZIELLE) RELATIVITAETSTHEORIE?. 3
1.1 DAS RELATIVITAETSPRINZIP . 3
1.2 ZEIT: EINE VIERTE KOORDINATE . 8
1.3 DER WEG ZUR LORCNTZKOORDINATENTRANSFORMATION . 11
1.4 HOEHEPUNKTE DER ENTWICKLUNG DER RELATIVITAETSTHEORIE. 15
2 DAS LICHT UND DER AETHER. 17
2.1 VERMESSEN VON RAUM UND ZEIT: INTERNATIONALES
SI-EINHCITENSYSTEM. 17
2.2 LICHTGESCHWINDIGKEIT . 20
2.3 NEBENBETRACHTUNG: DER AETHER UND DIE RELATIVITAETSTHEORIE. 32
3 MATERIELLE KOERPER IN DER SR. 41
3.1 DAS MICHELSON-MORLEY-EXPERIMENT. 41
3.2 KOERPERKONTRAKTION UND ZEITDILATATION. 45
3.3 IST DIE LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION MESSBAR?. 48
3.4 KOERPERKONTRAKTION IM EXPERIMENT . 52
3.5 KLASSISCHE MISSVERSTAENDNISSE DER SR. 53
TEIL II ZEITDILATATION UND LORENTZ-FITZGERALD-KORPCRKONTRAKTION
4 ZEITDILATATION . 61
4.1 EIGENZEIT EINES REISENDEN. 61
4.2 DIE LICHTUHR . 65
4.3 DISKUSSIONEN ZUR ZEITDILATATION . 71
5 DIE LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION. 79
5.1 PARALLEL ZUM LICHTWEG BEWEGTE LICHTUHR. 79
5.2 KOERPERKONTRAKTION. 82
5.3 BELIEBIGE ORIENTIERUNG DER LICHTUHR. 87
XV
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/1183552289
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL III DIE LORENTZTRANSFORMATION
6 RELATIVISTISCHE KOORDINATENTRANSFORMATION . 101
6.1 HERLEITUNG DER LORENTZKOORDINATENTRANSFORMATION. 101
6.2 DIE EXPLIZITE FORM DER LORENTZTRANSFORMATION. 107
6.3 DER NICHTRELATIVISTISCHE GRENZFALL. 114
6.4 DIE INVERSE LORENTZTRANSFORMATION. 115
7 EINIGE KONSEQUENZEN DER LORENTZTRANSFORMATION. 117
7.1 INVARIANZ DER EIGENZEIT. 117
7.2 RELATIVISTISCHE ADDITION VON GESCHWINDIGKEITEN. 122
7.3 ZWEI AUFEINANDERFOLGENDE LORENTZTRANSFORMATIONEN.. 133
7.4 RAPIDITAET . 137
TEIL IV MESSUNG VON KOERPEREIGENSCHAFTEN
8 ZEITMESSUNG UND LORENTZTRANSFORMATION . 149
8.1 GRAFISCHE DARSTELLUNG DER LORENTZTRANSFORMATION . 149
8.2 ZEITDILATATION UND GLEICHZEITIGKEIT. 151
9 MESSUNG DES RAEUMLICHEN ABSTANDS. 157
9.1 EINFUEHRENDE BEMERKUNGEN. 157
9.2 BESTIMMUNG DES RAEUMLICHEN ABSTANDES... 158
9.3 RAEUMLICHE ABSTANDSMESSUNG BEI BELEUCHTUNG
VOM RUHEZUSTAND DES BETRACHTERS ... 163
9.4 EIN ZUG FAEHRT IN EINEN TUNNEL: IST DER ZUG ODER DER TUNNEL
KONTRAHIERT?. 167
10 BELL-RAKETENBEISPIEL . 173
10.1 MIT EINEM FADEN VERBUNDENE RAKETEN. 174
10.2 DER FADEN REISST. 176
10.3 MESSUNG DER LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION. 177
TEIL V RAUM, ZEIT, DOPPLERVERSCHIEBUNG
11 DER LICHTKEGEL . 189
11.1 DER ZUKUNFTSBEREICH. 189
11.2 DIE VERGANGENHEIT. 194
12 RAUMZEIT.. 201
12.1 ZEITARTIGE UND RAUMARTIGE EREIGNISABSTAENDE ... 201
12.2 ZEITDILATATION, NOCH EINMAL BETRACHTET. 207
12.3 NEBENBETMCHTNNG: QUANTENVERSCHRAENKUNG UND KAUSALITAET .... 213
13 RELATIVISTISCHER DOPPLEREFFEKT . 221
13.1 EINFUEHRUNG DER RELATIVISTISCHEN DOPPLERVERSCHIEBUNG. 221
13.2 MISSVERSTAENDNISSE BEIM SR-DOPPLEREFFEKT. 225
13.3 SR-LICHTABERRATION. 228
13.4 SR-DOPPLERVERSCHIEBUNG . 237
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
TEIL VI MASSE, ENERGIE, IMPULS
14 MASSE UND ENERGIE . 245
14.1 RUHEENERGIE . 245
14.2 RELATIVISTISCHE ENERGIE EINES BEWEGTEN KOERPERS . 249
14.3 MASSE EINES KOERPERS. 251
15 INIPULSVEKTOR . 255
15.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ENERGIE UND IMPULS. 255
15.2 TEILCHENRAPIDITAET. 265
16 VERALLGEMEINERUNG DER ENERGIE-MASSE-AEQUIVALENZ. 275
16.1 WOHER KOMMT DIE ENERGIE?. 275
16.2 MASSEN-AEQUIVALENZ FUER DIE KINETISCHE ENERGIE EINES GASES .... 276
16.3 MASSEN-AEQUIVALENZ POTENTIELLER ENERGIE . 279
16.4 ATOMARER MASSENDEFEKT . 281
16.5 MASSEN-AEQUIVALENZ DER ROTATIONSENERGIE. 282
16.6 MASSENDEFEKT BEI CHEMISCHER ENERGIE. 283
16.7 NUKLEARER MASSENDEFEKT. 284
16.8 URSPRUNG DER ENERGIE . 287
TEIL VII STREUPROZESSE UND ZERFALLE
17 EIN PRIVILEGIERTES BEZUGSSYSTEM. 291
17.1 DAS CM-BEZUGSSYSTEM (CM: CENTER OF MOMENTUM). 291
17.2 LORENTZTRANSFORMATION INS CM-SYSTEM. 294
17.3 TEILCHENZERFALL IM CM-SYSTEM. 299
17.4 ENERGIEBILANZ EINES ZERFALLS IM CM-SYSTEM . 301
17.5 ZERFALL EINES BEWEGTEN KOERPERS . 302
18 TEILCHENREAKTIONEN. 309
18.1 ELASTISCHE ZWEI-KOERPER-REAKTIONEN. 309
18.2 DER COMPTONEFFEKT. 312
18.3 ELASTISCHER AUFPRALL AUF EINE BEWEGTE WAND. 316
18.4 SCHWELLENWERTE BEI UNELASTISCHEN ZWEI-KOERPER-REAKTIONEN ... 321
18.5 VERFUEGBARE ENERGIE BEI EINER KOLLISION ZWEIER TEILCHEN. 326
18.6 UNELASTISCHER STOSS UND TEILCHENERZEUGUNG . 335
TEIL VIII TESTS DER SR, OFFENE FRAGEN
19 TESTS DER RELATIVITAETSTHEORIE. 343
19.1 UEBERBLICK: TESTS DER SR . 343
19.2 DAS MICHELSON-MORLEY-EXPERIMENT HEUTE. 344
19.3 WIE KONSTANT IST DIE LICHTGESCHWINDIGKEIT?. 346
19.4 TESTS VON EIGENSCHAFTEN, DIE MATERIELLE KOERPER NACH
DER SPEZIELLEN RELATIVITAETSTHEORIE AUFWEISEN. 347
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
19.5 DOPPLEREFFEKT UND TESTS DER LORENTZTRANSFORMATION. 350
19.6 DIE ZEIT. 354
20 BESCHLEUNIGUNG. 359
20.1 BESCHLEUNIGTE BEWEGUNG . 359
20.2 EXISTIERT EINE BESCHLEUNIGUNG IN DER SR?. 360
20.3 PLAEDOYER FUER DEN BESCHLEUNIGUNGSBEGRIFF. 363
20.4 SCHWACHE UND STARKE BESCHLEUNIGUNG . 365
20.5 REALISIERUNG STARKER BESCHLEUNIGUNG .. 366
TEIL IX LORENTZKRAFT UND TEILCHENBEWEGUNG
21 BESCHLEUNIGUNG UND LORENTZKRAFT . 375
21.1 NEWTONSCHE GRUNDGLEICHUNG . 375
21.2 BEWEGUNG IN ELEKTRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELDERN . 379
21.3 DAS VARIATIONSPRINZIP . 389
21.4 ELEKTRONENBAHNEN IN COULOMBFELDERN . 395
22 WELLENREITENDE ELEKTRONEN. 407
22.1 FELDER UND POTENTIALE FUER EBENE WELLEN . 407
22.2 ROLLE DER ERHALTUNGSSAETZE. 413
22.3 VON DER EBENEN WELLE MITGEZOGEN . 417
TEIL X RAUMREISEN
23 RAUMSCHIFF REISE IN DER MILCHSTRASSE. 427
23.1 REISEN MIT KONSTANTER BESCHLEUNIGUNG. 427
23.2 EFFEKT DER ZEITDILATATION . 429
23.3 WIE WEIT KANN MAN REISEN?. 430
23.4 VARIABLE RAKETENBESCHLEUNIGUNG . 434
24 RAKETENGLEICHUNGEN. 439
24.1 NICHTRELATIVISTISCHE RAKETENGLEICHUNG. 439
24.2 RELATIVISTISCHE RAKETENGLEICHUNG. 441
24.3 ENERGIE DER RELATIVISTISCHEN RAKETE. 444
STICHWORTVERZEICHNIS . 451
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL I RAUM-ZEIT, LICHT UND DER AETHER
1 WAS IST (SPEZIELLE) RELATIVITAETSTHEORIE?. 3
1.1 DAS RELATIVITAETSPRINZIP . 3
1.2 ZEIT: EINE VIERTE KOORDINATE . 8
1.3 DER WEG ZUR LORCNTZKOORDINATENTRANSFORMATION . 11
1.4 HOEHEPUNKTE DER ENTWICKLUNG DER RELATIVITAETSTHEORIE. 15
2 DAS LICHT UND DER AETHER. 17
2.1 VERMESSEN VON RAUM UND ZEIT: INTERNATIONALES
SI-EINHCITENSYSTEM. 17
2.2 LICHTGESCHWINDIGKEIT . 20
2.3 NEBENBETRACHTUNG: DER AETHER UND DIE RELATIVITAETSTHEORIE. 32
3 MATERIELLE KOERPER IN DER SR. 41
3.1 DAS MICHELSON-MORLEY-EXPERIMENT. 41
3.2 KOERPERKONTRAKTION UND ZEITDILATATION. 45
3.3 IST DIE LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION MESSBAR?. 48
3.4 KOERPERKONTRAKTION IM EXPERIMENT . 52
3.5 KLASSISCHE MISSVERSTAENDNISSE DER SR. 53
TEIL II ZEITDILATATION UND LORENTZ-FITZGERALD-KORPCRKONTRAKTION
4 ZEITDILATATION . 61
4.1 EIGENZEIT EINES REISENDEN. 61
4.2 DIE LICHTUHR . 65
4.3 DISKUSSIONEN ZUR ZEITDILATATION . 71
5 DIE LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION. 79
5.1 PARALLEL ZUM LICHTWEG BEWEGTE LICHTUHR. 79
5.2 KOERPERKONTRAKTION. 82
5.3 BELIEBIGE ORIENTIERUNG DER LICHTUHR. 87
XV
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/1183552289
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL III DIE LORENTZTRANSFORMATION
6 RELATIVISTISCHE KOORDINATENTRANSFORMATION . 101
6.1 HERLEITUNG DER LORENTZKOORDINATENTRANSFORMATION. 101
6.2 DIE EXPLIZITE FORM DER LORENTZTRANSFORMATION. 107
6.3 DER NICHTRELATIVISTISCHE GRENZFALL. 114
6.4 DIE INVERSE LORENTZTRANSFORMATION. 115
7 EINIGE KONSEQUENZEN DER LORENTZTRANSFORMATION. 117
7.1 INVARIANZ DER EIGENZEIT. 117
7.2 RELATIVISTISCHE ADDITION VON GESCHWINDIGKEITEN. 122
7.3 ZWEI AUFEINANDERFOLGENDE LORENTZTRANSFORMATIONEN. 133
7.4 RAPIDITAET . 137
TEIL IV MESSUNG VON KOERPEREIGENSCHAFTEN
8 ZEITMESSUNG UND LORENTZTRANSFORMATION . 149
8.1 GRAFISCHE DARSTELLUNG DER LORENTZTRANSFORMATION . 149
8.2 ZEITDILATATION UND GLEICHZEITIGKEIT. 151
9 MESSUNG DES RAEUMLICHEN ABSTANDS. 157
9.1 EINFUEHRENDE BEMERKUNGEN. 157
9.2 BESTIMMUNG DES RAEUMLICHEN ABSTANDES. 158
9.3 RAEUMLICHE ABSTANDSMESSUNG BEI BELEUCHTUNG
VOM RUHEZUSTAND DES BETRACHTERS . 163
9.4 EIN ZUG FAEHRT IN EINEN TUNNEL: IST DER ZUG ODER DER TUNNEL
KONTRAHIERT?. 167
10 BELL-RAKETENBEISPIEL . 173
10.1 MIT EINEM FADEN VERBUNDENE RAKETEN. 174
10.2 DER FADEN REISST. 176
10.3 MESSUNG DER LORENTZ-FITZGERALD-KOERPERKONTRAKTION. 177
TEIL V RAUM, ZEIT, DOPPLERVERSCHIEBUNG
11 DER LICHTKEGEL . 189
11.1 DER ZUKUNFTSBEREICH. 189
11.2 DIE VERGANGENHEIT. 194
12 RAUMZEIT. 201
12.1 ZEITARTIGE UND RAUMARTIGE EREIGNISABSTAENDE . 201
12.2 ZEITDILATATION, NOCH EINMAL BETRACHTET. 207
12.3 NEBENBETMCHTNNG: QUANTENVERSCHRAENKUNG UND KAUSALITAET . 213
13 RELATIVISTISCHER DOPPLEREFFEKT . 221
13.1 EINFUEHRUNG DER RELATIVISTISCHEN DOPPLERVERSCHIEBUNG. 221
13.2 MISSVERSTAENDNISSE BEIM SR-DOPPLEREFFEKT. 225
13.3 SR-LICHTABERRATION. 228
13.4 SR-DOPPLERVERSCHIEBUNG . 237
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
TEIL VI MASSE, ENERGIE, IMPULS
14 MASSE UND ENERGIE . 245
14.1 RUHEENERGIE . 245
14.2 RELATIVISTISCHE ENERGIE EINES BEWEGTEN KOERPERS . 249
14.3 MASSE EINES KOERPERS. 251
15 INIPULSVEKTOR . 255
15.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ENERGIE UND IMPULS. 255
15.2 TEILCHENRAPIDITAET. 265
16 VERALLGEMEINERUNG DER ENERGIE-MASSE-AEQUIVALENZ. 275
16.1 WOHER KOMMT DIE ENERGIE?. 275
16.2 MASSEN-AEQUIVALENZ FUER DIE KINETISCHE ENERGIE EINES GASES . 276
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16.4 ATOMARER MASSENDEFEKT . 281
16.5 MASSEN-AEQUIVALENZ DER ROTATIONSENERGIE. 282
16.6 MASSENDEFEKT BEI CHEMISCHER ENERGIE. 283
16.7 NUKLEARER MASSENDEFEKT. 284
16.8 URSPRUNG DER ENERGIE . 287
TEIL VII STREUPROZESSE UND ZERFALLE
17 EIN PRIVILEGIERTES BEZUGSSYSTEM. 291
17.1 DAS CM-BEZUGSSYSTEM (CM: CENTER OF MOMENTUM). 291
17.2 LORENTZTRANSFORMATION INS CM-SYSTEM. 294
17.3 TEILCHENZERFALL IM CM-SYSTEM. 299
17.4 ENERGIEBILANZ EINES ZERFALLS IM CM-SYSTEM . 301
17.5 ZERFALL EINES BEWEGTEN KOERPERS . 302
18 TEILCHENREAKTIONEN. 309
18.1 ELASTISCHE ZWEI-KOERPER-REAKTIONEN. 309
18.2 DER COMPTONEFFEKT. 312
18.3 ELASTISCHER AUFPRALL AUF EINE BEWEGTE WAND. 316
18.4 SCHWELLENWERTE BEI UNELASTISCHEN ZWEI-KOERPER-REAKTIONEN . 321
18.5 VERFUEGBARE ENERGIE BEI EINER KOLLISION ZWEIER TEILCHEN. 326
18.6 UNELASTISCHER STOSS UND TEILCHENERZEUGUNG . 335
TEIL VIII TESTS DER SR, OFFENE FRAGEN
19 TESTS DER RELATIVITAETSTHEORIE. 343
19.1 UEBERBLICK: TESTS DER SR . 343
19.2 DAS MICHELSON-MORLEY-EXPERIMENT HEUTE. 344
19.3 WIE KONSTANT IST DIE LICHTGESCHWINDIGKEIT?. 346
19.4 TESTS VON EIGENSCHAFTEN, DIE MATERIELLE KOERPER NACH
DER SPEZIELLEN RELATIVITAETSTHEORIE AUFWEISEN. 347
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
19.5 DOPPLEREFFEKT UND TESTS DER LORENTZTRANSFORMATION. 350
19.6 DIE ZEIT. 354
20 BESCHLEUNIGUNG. 359
20.1 BESCHLEUNIGTE BEWEGUNG . 359
20.2 EXISTIERT EINE BESCHLEUNIGUNG IN DER SR?. 360
20.3 PLAEDOYER FUER DEN BESCHLEUNIGUNGSBEGRIFF. 363
20.4 SCHWACHE UND STARKE BESCHLEUNIGUNG . 365
20.5 REALISIERUNG STARKER BESCHLEUNIGUNG . 366
TEIL IX LORENTZKRAFT UND TEILCHENBEWEGUNG
21 BESCHLEUNIGUNG UND LORENTZKRAFT . 375
21.1 NEWTONSCHE GRUNDGLEICHUNG . 375
21.2 BEWEGUNG IN ELEKTRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELDERN . 379
21.3 DAS VARIATIONSPRINZIP . 389
21.4 ELEKTRONENBAHNEN IN COULOMBFELDERN . 395
22 WELLENREITENDE ELEKTRONEN. 407
22.1 FELDER UND POTENTIALE FUER EBENE WELLEN . 407
22.2 ROLLE DER ERHALTUNGSSAETZE. 413
22.3 VON DER EBENEN WELLE MITGEZOGEN . 417
TEIL X RAUMREISEN
23 RAUMSCHIFF REISE IN DER MILCHSTRASSE. 427
23.1 REISEN MIT KONSTANTER BESCHLEUNIGUNG. 427
23.2 EFFEKT DER ZEITDILATATION . 429
23.3 WIE WEIT KANN MAN REISEN?. 430
23.4 VARIABLE RAKETENBESCHLEUNIGUNG . 434
24 RAKETENGLEICHUNGEN. 439
24.1 NICHTRELATIVISTISCHE RAKETENGLEICHUNG. 439
24.2 RELATIVISTISCHE RAKETENGLEICHUNG. 441
24.3 ENERGIE DER RELATIVISTISCHEN RAKETE. 444
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