Subjects

Your browser does not support JavaScript, or its support is disabled. Some features may not be available.

Theory of Relativity - NUFY097

Title:	Teorie relativity
Guaranteed by:	Department of Physics Education (32-KDF)
Faculty:	Faculty of Mathematics and Physics
Actual:	from 2021
Semester:	summer
E-Credits:	2
Hours per week, examination:	summer s.:2/0, Ex [HT]
Capacity:	unlimited
Min. number of students:	unlimited
4EU+:	no
Virtual mobility / capacity:	no
State of the course:	not taught
Language:	Czech
Teaching methods:	full-time

Guarantor:	doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc.
Classification:	Physics > Teaching
Incompatibility :	NFUF304
Interchangeability :	NFUF304
Is incompatible with:	NFUF304
Is interchangeable with:	NFUF304

Opinion survey results Examination dates Schedule Noticeboard

Annotation -

The lecture should give a "university-level view over the high-school level explanation" of the special theory of relativity. It covers: features of space and time, the road to special relativity, relativistic kinematics and dynamics, some optical phenomena, Minkowski space-time, four-dimensional formalism.

Last update: T_KDF (14.05.2012)

Aim of the course -

Last update: T_KVOF (28.03.2008)

Course completion requirements - Czech

Ústní zkouška.

Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (10.06.2019)

Literature - Czech

Votruba V.: Základy speciální teorie relativity. Academia, Praha 1969 a 1977. (vybrané kapitoly)

Horský J.:Úvod do teorie relativity. SNTL, Praha 1975. (kap.1-5)

Bartuška K.: Kapitoly ze speciální teorie relativity. SPN, Praha 1989

Dvořák L.: Prozatimní učební text (část) k přednášce NUFY097 pro posluchače oboru Fyzika zaměřená na vzdělávání. Dostupné na webu na adrese http://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/TeorieRelativity/.

Doplňková literatura:

Horský J., Novotný J., Štefaník M.: Mechanika ve fyzice, Academia, Praha, 2001

Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (06.10.2017)

Teaching methods - Czech

přednáška

Last update: T_KVOF (28.03.2008)

Requirements to the exam -

Oral exam. (Requirements according the syllabus.)

Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (10.06.2019)

Syllabus -

Postulates of STR and some of their consequences. The principle of relativity in classical physics. Galilei transformation. Ether theory. Experiments leading to STR. (Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike). Relativistic kinematics: Lorentz transformation, length contraction, time dilatation, relativity of simultaneity, transformation of velocity. (Im)possibility of superluminal velocities and causality. "Paradoxes" of relativistic kinematics. Experiments testing relativistic kinematics. Applications. Relativistic dynamics: mass, rest mass, momentum, energy, mass-energy equivalence. Relativistic equation of motion of a mass particle. Collisions. Particle in aelectric and magnetic field. Maxwell equations and Lorentz transformation. Doppler effect. Optical appearance of relativistic objects. Apparent superluminal velocities of quasars. Minkowski spacetime. Spacetime diagrams. Worldlines, hypersurfaces, light cones. Interval. General Lorentz transformation. Main idea of 4-dimensonal formalism of STR.

Last update: T_KDF (23.05.2003)

Nástin východisek STR a některých jejich důsledků:
Obecné vlastnosti prostoru a času. Vztažné soustavy souřadnic. Inerciální soustavy souřadnic.Princip relativity. Princip konstantní rychlosti světla. Základní kinematické důsledky a problémy s jejich interpretací.

Princip relativity v klasické fyzice:
Základní zákony klasické mechaniky. Absolutní prostor, absolutní čas. Galileiho transformace, klasický princip relativity. Éter jako absolutní vztažná soustava. Pokusy o ověřování důsledků éterové teorie: aberace světla, Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike. Lorentzův pokus o vysvětlení výsledku. Vyvrácení balistické teorie světla.

Relativistická kinematika:
Speciální princip relativity a jeho heuristická cena. Měření prostoru a času, synchronizace hodin. Princip konstantní rychlosti světla. Lorentzova transformace - odvození a důsledky: kontrakce délek (vysvětlení z hlediska S i S'), dilatace času, relativita současnosti, skládání rychlostí. Vysvětlení pokusů v rámci teorie relativity. Nadsvětelné rychlosti a kauzalita. Paradoxy relativistické kinematiky. Experimentální ověření a aplikace relativistické kinematiky.

Relativistická dynamika:
Relativistická a klidová hmotnost, relativistická hybnost. (Včetně odvození vztahu pro relativistickou hmotnost.) Relativistická pohybová rovnice a její řešení v jednoduchých případech: nabitá částice v homogenním elektrickém poli a v homogenním magnetickém poli; srážky. Ekvivalence hmotnosti a energie. Experimentální ověření a aplikace relativistické dynamiky.

Elektrodynamika a optika:
Maxwellovy rovnice a Lorentzova transformace. Dopplerův jev. Optický vzhled relativistických objektů. Zdánlivé nadsvětelné rychlosti kvazarů.

Minkowského prostoročas:
Prostoročasové diagramy. Světočáry, nadplochy, světelné kužele. Čtyřinterval. Obecná Lorentzova transformace. Základní myšlenka čtyřrozměrného formalismu STR.

Last update: T_KDF (14.05.2012)

Learning resources - Czech

Last update: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (06.10.2017)