OAVENPVA02 Physics of special relativity

Institute of physics in Opava
winter 2020
Extent and Intensity
0/0/0. 6 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (lecturer)
Guaranteed by
RNDr. Filip Blaschke, Ph.D.
Prerequisites (in Czech)
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those 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 is taught annually.
The course is taught: every week.
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 2021, summer 2023, summer 2024, summer 2025.
  • Enrolment Statistics (winter 2020, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fu/winter2020/OAVENPVA02