OAVENPVA02 Physics of special relativity

Institute of physics in Opava
summer 2024
Extent and Intensity
0/0/0. 6 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
RNDr. Filip Blaschke, Ph.D. (lecturer)
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (lecturer)
RNDr. Daniel Charbulák, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
RNDr. Filip Blaschke, Ph.D.
Timetable
Tue 9:45–11:20 404
  • Timetable of Seminar Groups:
OAVENPVA02/A: Thu 15:35–17:10 SM-UF, D. Charbulák
Prerequisites (in Czech)
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Course Enrolment Limitations
The course is only offered to the students of the study fields the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Kurz poskytuje studentům úvod do relativistické fyziky. Studenti budou seznámeni historickými konotacemi vzniku speciální teorie relativity, jejími základními postuláty a důsledky, s úplným fyzikálním i matematickým aparátem speciální relativity včetně tenzorového počtu, s čtyř-vektorovou formulací klasické teorie elektromagetického pole a s některými vybranými specifickými speciálně relativistickými optickými efekty. Absolvování kurzu poskytne studentům nutný základ pro kurzy věnované obecné teorii reativity.
Syllabus (in Czech)
  • transformacím; éter, pokusy o zjištění pohybu Slunce a Země vůči éteru, aberace stálic, pokus Römerova typu, Michelsonův pokus, Kennedyho-Thorndikeův pokus; Machův princip. • Postuláty speciální teorie relativity: Inerciální systém, Einsteinův princip relativity, princip univerzálnosti rychlosti světla; synchronizace hodin, relativnost současnosti, definice délky, dilatace času a její experimentální důkazy, kontrakce délek. Kinematika speciální teorie relativity: Lorentzova transformace; speciální Lorentzova grupa; transformace složek rychlosti a zrychlení; interval a absolutní oblasti prostoročasu, kauzalita; Lorentzova transformace pro libovolný směr rychlosti (boost) a její vlastnosti; infinitezimální Lorentzova transformace; Thomasova precese. • Minkowskiho prostoročas: Geometrická interpretace speciální Lorentzovy transformace; světočáry, světová trubice; plochy a nadplochy v prostoročase; obecná Lorentzova grupa a její podgrupy; tenzory v Minkowskiho prostoročase; metrický tenzor; transformační vlastnosti tenzoru; 4-rychlost a 4-zrychlení; integrování v Minkowského prostoročase, Minkovského prostoročas v křivočarých souřadnicích. • Relativistická mechanika a elektrodynamika: Akční funkce a lagrangián (hustota lagrangiánu) systému (elektromagnetické pole + elektrické náboje), Maxwellovy rovnice a pohybová rovnice náboje v elektromagnetickém poli; hmotnost, energie a hybnost, 4-hybnost; síla, 4-síla, Lorentzova 4-síla; rovnoměrné zrychlený pohyb; srážky částic; Comptonův jev; vztah mezi hmotností, energií a hybností; tenzor energie-hybnosti; základy relativistické hydrodynamiky; relativistický Ciolkovského vzorec. 4-vektor proudové hustoty, 4-potenciál, 4-tenzor elektromagnetického pole,zápis Maxwellových rovnic do kovariantní formy; pohyb nabité částice ve vnějším elektromagnetickém poli; invarianty elektromagnetického pole; rovinná elektromagnetická vlna, vlnový 4-vektor; • Optika speciální relativity: Dopplerův jev a aberace; optický vzhled relativistickou rychlostí se pohybujících objektů, vizualizace Einsteinova kotouče. Cvičení budou věnována problémům/příkladům vztahujícím se k tématům jednotlivých přednášek. Zápočet bude udělen na základě písemného testu obsahujícího 4 problémy/příklady.
Literature
    required literature
  • Misner, Thorne, Wheeler: Gravitation, 2017, ISBN 978-0691177793, Princeton University Press
  • Jex, Štoll, Tolar: Klasická teoretická fyzika, 2017, ISBN 9788024635453, Karolinum
    recommended literature
  • Lightman, Press, Price, Teukolsky: Problem Book in Relativity and Gravitation, 2017, ISBN 978-0691177786, Princeton University Press
Assessment methods (in Czech)
Písemný zápočet (60% úspěšnost při řešení testu) a ústní zkouška
Language of instruction
Czech
Further comments (probably available only in Czech)
The course can also be completed outside the examination period.
The course is taught annually.
Information on the extent and intensity of the course: 20 hodin přednášek, 20 hodin cvičení.
The course is also listed under the following terms winter 2020, winter 2021, summer 2023, summer 2025.
  • Enrolment Statistics (recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fu/summer2024/OAVENPVA02