Spezielle Relativitätstheorie: ein neuer Einstieg in Einsteins Welt
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Teubner
2007
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| Schriftenreihe: | Lehrbuch Physik
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Raum • Zeit • Bewegung 13
1 Maßstäbe und Uhren 13
2 Inertialsysteme 14
3 Koordinaten und Geschwindigkeiten 16
3.1 Ein Inertialsystem 16
3.1.1 Ortskoordinaten 16
3.1.2 Das Problem der Zeitmessung 16
3.1.3 Die Relativgeschwindigkeit 19
3.2 Zwei Inertialsysteme 20
3.2.1 Koordinaten-Transformationen 21
3.2.2 Das Additionstheorem der Geschwindigkeiten 21
4 Die speziellen Koordinaten-Transformationen 23
4.1 Die Definition der Gleichzeitigkeit 24
4.2 Die linearen Transformationsformeln 25
4.3 Das Additionstheorem der Geschwindigkeiten 26
5 Bewegte Maßstäbe und Uhren 27
5.1 Bewegte und ruhende Maßstäbe 27
5.2 Bewegte und ruhende Uhren 29
Das Relativitätsprinzip 32
6 Einsteins Relativitätsprinzip 32
7 Elementare Relativität 36
Elementarer Aufbau der klassischen Raum-Zeit 39
8 Die physikalischen Postulate der klassischen Raum-Zeit 39
9 Elementare Relativität - Die GALiLEi-Transformation 40
Elementarer Aufbau der relativistischen Raum-Zeit 44
10 Der bewegte Stab ist verkürzt - Das MiCHELSON-Experiment 44
11 Die bewegte Uhr geht nach -
Einsteins experimentum crucis der Speziellen Relativitätstheorie 51
12 Die physikalischen Postulate der relativistischen Raum-Zeit 54
13 Elementare Relativität - Die Lorentz-Transformation 56
14 Die lineare Näherung der Speziellen Relativitätstheorie 61
Die ganze Theorie auf einer Seite 65
1U jLuuaib
Die NEWTONsche Mechanik 66
15 Die NEWTONSchen Axiome 66
16 Die klassische Mechanik 70
17 Das ToLMANSche Gedankenexperiment - Die relativistische Mechanik 72
17.1 Die relativistische Massenformel 72
17.2 Die relativistischen Grundgleichungen der Mechanik 76
Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz 79
18 Die Trägheit der Energie 79
19 Einsteins Idee der Energie-Masse-Äquivalenz 85
Relativistische Phänomene und Paradoxa 87
20 FRESNELscher Mitführungskoeffizient 87
21 Ein Paradoxon zum Mitführungskoeffizienten 88
22 Thom AS-Präzession 89
23 Das Maßstabsparadoxon 93
24 DOPPLER-Effekt 98
24.1 Die klassische Theorie des Doppler-Effektes 99
24.1.1 Longitudinale Beobachtung 99
24.1.2 Transversale Beobachtung 101
24.2 Die exakte Theorie des DoppLER-Effektes 103
24.2.1 Longitudinale Beobachtung 103
24.2.2 Transversale Beobachtung 105
25 Aberration 106
25.1 Die Aberration im Teilchenbild 1°6
25.2 Die Aberration im Wellenbild 109
26 Ein Paradoxon zur Aberration von Wellen 112
27 Das Zwillingsparadoxon 116
Der mathematische Formalismus der
Speziellen Relativitätstheorie 125
28 Die LoRENTZ-Gruppe 125
28.1 Die spezielle Lorentz-Transformation 125
28.2 Die allgemeine LoRENTz-Transformation 132
28.3 Die allgemeine eigentliche LoRENTz-Transformation 138
28.4 Allgemeine Theorie der THOMAS-Präzession l42
28.5 Geometrie im MiNKOWSKi-Raum 14^
28.6 Einsteins Relativitätsprinzip im MiNKowsKi-Raum 153
29 Die kovariante Formulierung der relativistischen Mechanik 154
29.1 Die Bewegung eines Teilchens im MiNKOwsKi-Raum 154
29.1-1 Die Eigenzeit einer Teilchenbewegung 154
29.1-2 Die Vierervektoren einer Teilchenbewegung 156
29.2 Die Dynamik der Teilchen im MiNKowsKi-Raum 158
30 Elektrodynamik - Kovariante Formulierung 164
30.1 Die MAXWELLsche Theorie 165
30.1-1 Ladungen und Ströme - Die Kontinuitätsgleichung 166
30.1-2 Die LoRENTZ-Kraft 169
30.1-3 Induktionsfluß und Induktionsgesetz 170
30.1-4 Elektrische Verschiebung und magnetische Erregung 174
30.1-5 Die MAXWELLschen Gleichungen - Elektromagnetische Wellen 179
30.2 Die kovariante Formulierung der Elektrodynamik 186
30.2-1 Die vierdimensionalen Größen der Elektrodynamik 186
30.2-2 Die vierdimensionale Elektrodynamik im Vakuum 192
30-2.3 Die vierdimensionale Elektrodynamik bewegter Medien 198
30-3 Die Elektrodynamik im absoluten Maßsystem 202
30.3.1 Elektrodynamik im Medium 202
30-3.2 Elektrodynamik im Vakuum - Vierdimensionale Formulierung 202
Anhang 208
31 Relativität der Längen- und Zeitmessungen 208
32 Maßstabsparadoxon und Zwillingsparadoxon
bei nichtkonventioneller Gleichzeitigkeit 213
32-1 Das Maßstabsparadoxon 214
32.2 Das Zwillingsparadoxon 215
33 Einsteins Additionstheorem für beliebig gerichtete Geschwindigkeiten 216
34 Testexperimente zur Speziellen Relativitätstheorie 218
35 Ein Gittermodell der relativistischen Raum-Zeit 224
36 Mathematische Hilfsmittel 240
36-1 Erinnerung an die Tensorrechnmig 240
36-2 Integralsätze 251
36-3 Die (^-Funktion 259
37 Aufguben und Lösungen 262
Nachwort: Die Spezielle Relativitätstheorie im Verlag B.C. Tevbner in Leipzig 330
Literatur 333
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