I ELEMENTY SZCZEGÓLNEJ TEORII WZGLĘDNOŚCI
1.Podstawowa zasada STW – prędkość C nie zależy od ruchu źródła lub odbiornika, prędkość świetlna jest jednakowa we wszystkich układach odniesienia. Transformacja Galilei- (1) t=t’, y=y’, z=z’, x= x’+vt’, t’=t, y’=y, z’=z, x’=x-vt, x,y,z,t –współrzędne mierzone w układzie S, x’,y’,z’,t’--||-S’, S’ porusza się względem S, V-względna prędkość układów S i S’, składanie prędkości: U[Vx,Vy,Vz] prędkości pkt mierzone w układzie S, U’[Vx’,Vy’,Vz’]-||-S’, Ux=dx/dt= d(x+vt)/dt’= (dx’/dt’)+V, V=[Ux,0,0], Uy=Uy’, Uz=Uz’, Ux=Ux’+V, obowiązuje tylko przy niewielkich prędkościach znacznie mniejszych niż prędkość C, przy dużych U,U’ lub V~C składanie prędkości wg.tr.Galilei daje błędne wyniki. Doświadczenie Michelsona Morleya 1881: -eter nie istnieje, składowe V=V₁+V₂ nie obowiązują dla C, promieniowanie zgodne lub przeciwne z ruchem ziemi ma zawsze C nie C+V lub C-V.
2.Transformacja Lorentza – Transformacja jest relatywistyczna, gwarantująca niezmienność prędkości światła w próżni oraz wszystkich układach odniesienia jest ona słuszna dla dużych prędkości V~C. x’= ɣ (x- Bct),y’=y, z’=z, t’ ɣ (t’ (Bx/c)), B=V/C, B€<0,1>, ɣ ≡1/(1-B²)0,5, ɣ €<1,oo)
3.Relatywistyczne składanie prędkości- składanie: B=v/c, ɣ= 1/pierw(1-b²), x= ɣ(x’=Bct’), y=y’, z=z’, t= ɣ(t’-Bx’/c, wypadkowa prędkości nigdy nie przekracza wartości C, V_w=V₁+V₂/1+(V₁V₂/c²) V₁=V₂=C…), Ux= dx/dt= d(x’+Bct’)/d(t’+(Bx’/c))= dx’+Bcdt’/dt’+(b/c)dx’= dx’dt’+bc/1+(b/c)(dx’/dt’)= Ux+V/1+(VUx’/c²) => Ux= Ux’+V/1+(VUx’/c²) V-prędkość układów s i s’, U-prędkość cząstkowa w S, U’ -||-S’.
4.Transformacja Galilei jako graniczny przypadek transformacji Lorentza- tz. dla małych prędkości (B->0 ɣ->1) tr.Lorenza przechodzi w tr.Galilei ɣ$= \sqrt{1 - \frac{V^{2}}{C^{2}}}$, v/c->0, (v<<c)=> ɣ=>1, =>x’=x-vt, y’=y, z’=z, t’=t.
5.Relatywistyczna dylatacja czasu; potwierdzenie doświadczalne- zjawisko polegające na wydłużeniu dostępu czasu mierzonych przez zegar będący w ruchu, t-czas mierzony w układzie spoczynkowym S, t’ -||- ruchowym S’, Zegar świetlny: T_o=L_o/c, (ct)²=L_o²+(vt)², c²t²=c²T_o² + v²t², t²(c²-v²)=c²T_o² =>T= ɣT_o, T>=T_o.
6.Relatywistyczna kontrakcja długości- pęd poruszający się równolegle do swojej długości względem układu S’ ma w tym układzie skróconą długość L= L_o/ ɣ, Skrócenie polega na rozmyciu równolegle do ruchu, L-długość pręta w układzie S poruszająca się, L_o -||- S spoczywająca, L_o=x₂(t)-x₁(t), L=x₂’(t’)-x₁’(t’), z tr. Lorenza: L_o=x₂(t)-x₁(t)= ɣ(x₂’+Bct)- ɣ(x₁’+Bct) = ɣ(x₂’-x₁’)= ɣL => L=L_o/ɣ , ɣ>=1.
7.Relatywistyczny pęd i energia- v=<c, pęd relatywistyczny: p=m₀cBɣ, , {p=m₀ɣV, m₀ ɣ=E/C²,} =>p=EV/C², m₀-masa spoczywająca, m-masa relatywistyczna, m=m₀ɣ, v->0(B->0)m-> m₀ɣ, v->0(B->1)m->oo, Energia relatywistyczna: E=mc² E.spoczynkowa: E₀ =m₀c², E.kinetyczna: E_k= E-E₀= m₀c²(ɣ-1), E.cząstki swobodnej: E²=p²c²+m₀²c⁴ , związek nie relatywistyczny: E_k=p²/2m, E_k=m₀c²(ɣ-1) dla b->0 mamy x≈1+(1/2)B², =>Ek=m0c2(1+(1/2)B²-1)= ½m₀c²B²= ½ m₀V², E_k(B->0)= ½ m₀V²
8.Masa relatywistyczna, obserwacje doświadczalne- relatywistyczny wzrost masy został potwierdzony w wielu doświadczeniach z odchyleniem więzi elektronów w polu elektrycznym i magnetycznym np.: r=mV/EB gdzie m=m₀ɣ, masa relatywistyczna: m_R=E_R/C²
9.Równoważność masy i energii, reakcje termojądrowe na Słońcu- E=mc², m=m₀ ɣ, możliwość przemianu masy w energie ∆E=∆mc², ∆m=∆m₀ ɣ, równoważność masy i energii uwidacznia się w fizyce jądrowej zarówno podczas syntezy lekkich pierwiastków jak i rozszczepienia ciężkich, wydziela się wtedy olbrzymia ilość protonu związane z defektem masy ∆m, ∆m=∑mi-M, ∆m>0, E=∆m*C², suma mas składników jest większa od masy produktów złożonych z tych składników. Defekt masy wydziela się w postaci energii i wiązania np.: 1MeV/nukl, ok. 10¹¹ J energii z 1g paliwa.

II ELEMENTY OPTYKI KWANTOWEJ
1.Promieniowanie ciała doskonale czarnego (CDC)- Do opisu promieniowania cieplnego służy model ciała doskonale czarnego(CDC), poprawny opis CDC dla zakresu długości λ padł w 1990r. Max Planck wprowadzając idee kwantowania energii zgodnie z nią energiakażdego jednowymiarowego oscylatora przyjmuje tylko dyskretne En=nhv, n=1,2,3…, h= 6,6*10^-34[J*s] – stała plancka, v- częstotliwość promieniowania. najmniejsze porcja- kwant energii wynosi hv, idea Plancka u progu XXw stała się początkiem narodzin mechaniki kwantowej, Kwantowe prawa Plancka:
$u\left( \lambda,T \right) = \frac{2\pi hc^{2}\lambda^{- 5}}{\exp\frac{\text{ch}}{\lambda\text{kT}} - 1}$ u(λ,T) ilość energii emitowanej w jednostce czas przez jednostkę powierzchni CDC w przedziale (λ, λ+∆ λ), T-temp w skali kelwina, k-stała Boltzmanna, c- prędkość światła w próżni. Prawo dla dużych długości fal (λ->oo) przechodzi w klasyczny rozkład promieniowania Rayleigh ’a Jeans ‘a: u(λ,T)=2πhcλ⁻⁴kT natomiast dla małych (λ->0) przechodzi w pół empiryczny rozkład Wiena: $u\left( \lambda,T \right) = \frac{a_{1}\lambda^{- 5}}{\exp\frac{a_{2}}{XT}}$ gdzie a₁=3,75*10^-16[Wm²], a₂=1,44*10^-2[Km], Wraz ze wzrostem temperatury T maksymalne u(λ,T) przesuwa się w stronę fal krótszych co opisuje prawo Wina (λmaxT=const ≡C₁≡2,9*10⁻³)[mK], λmax-jest długością fali na którą przypada max spektralnej zdolności emisji u(λ,T),   Prawo Stefana Boltzmanna- całkowita zdolność emisji J jest proporcjonalna do zwartej potęgi temp. W skali Celsjusza: J =  ∫₀^oou(λ,T) d(λ) = σT⁴ gdzie σ jest stałą Boltzmanna 5,67*10^-8 [Wm^-2K^-4]

2.Efekt fotoelektryczny-