Szczególna teoria względności
1. Podstawy szczególnej teorii względności - postulaty Einsteina. Omówid charakterystyczne zjawiska.
I. Wszystkie prawa fizyki są takie same we wszystkich inercjalnych układach odniesienia (zasada względności).
II. Prędkośd światła w próżni jest jednakowa we wszystkich kierunkach i w dowolnym obszarze inercjalnego układu
odniesienia i jednakowa dla wszystkich inercjalnych układów odniesienia.
Charakterystyczne zjawiska:
Dylatacja czasu: zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach
odniesienia, z których jeden przemieszcza się względem drugiego.
Kontrakcja: polega na skróceniu długości ciała w układzie, względem którego ciało to porusza się z prędkością
zbliżoną do prędkości światła. Zjawisko to dotyczy długości ciała w kierunku ruchu.
2. W wagonie o wysokości z przeprowadzono eksperyment polegający na wysłaniu promienia światła z podłogi,
odbiciu go przez zwierciadło na suficie i powrocie do z
ródła na podłodze. Wyznaczyd czas trwania tego
eksperymentu zmierzony w wagonie oraz czas, który określi obserwator widzący poruszający się prostoliniowo
wagon z prędkością v.
Układ K :
K
O  z
ródło światła
prędkośd światła w próżni
c z'
Czas trwania eksperymentu w K
O
Układ K:
układ w którym wagon (układ K ) porusza się z prędkością v
v v v
czas eksperymentu zmierzony w układzie K
K K K K
Z trójkąta prostokątnego mamy:
z
O=O O O
Ponieważ z i z są odległościami zmierzonymi w kierunku prostopadłym do ruchu układów K i K więc ich wartości są
takie same z=z . W takim razie otrzymujemy:
Czas własny eksperymentu jest najkrótszym czasem trwania eksperymentu.
3. Porównując długośd drogi zmierzoną w układzie związanym z mezonem mi i układzie ziemskim, w którym
mezon porusza się z prędkością v otrzymad relację relatywistycznego skrócenia długości.
S S
v v
P
P
K A
(kreacja cząstki) (anihilacja cząstki)
Cząstka P porusza się z prędkością v.
jest czasem własnym życia cząstki
Długośd odcinka KA zmierzona przez cząstkę, czyli w układzie S poruszającym się wzdłuż odcinka KA z prędkością v.
Długośd odcinka KA zmierzona przez obserwatora na Ziemi, czyli obserwatora, który spoczywa względem tego
odcinka:
Uwaga: są to długości zmierzone wzdłuż kierunku względnego ruchu układów.