Relativitätstheorie in elementarer Darstellung - Mit Aufgaben und Lösungen

Die Ergebnisse der speziellen Relativitätstheorie gehören zum experimentell gesicherten Bestand der Physik. Ohne die Ergebnisse und Arbeitsmethoden der speziellen Relativitätstheorie wären die vielfältigen Entwicklungen auf dem Gebiet der Atom- und Kernphysik undenkbar. Zum Eindringen in das Verständnis der modernen Physik sind deshalb Kenntnisse der Relativitätstheorie eine notwendige Voraussetzung. Das Buch ist für Zwecke der Aus- und Weiterbildung einschließlich des Selbststudiums insbesondere der Lehrer geschrieben und wendet sich an den Leserkreis, der die "Theoretische Physik" gar nicht oder nur in bescheidenem Umfang kennt. Das Hauptanliegen dieses Buches soll es sein, dem Studierenden durch möglichst elementare Darstellungen der Relativitätstheorie einen Zugang zu diesem physikalisch interessanten und wichtigen Gebiet zu ermöglichen. Es werden nur einfachste mathematische Hilfsmittel verwendet; bewußt wird z. B. auf Vierervektoren, Determinanten, Matrizen und den Tensorkalkül verzichtet. Die wichtigsten Ergebnisse werden überblicks- und gerüstartig entwickelt. In einem besonderen Teil werden "Aufgaben und Übungen" im einzelnen behandelt. Darin werden erstens eine Anzahl von Anwendungsbeispielen durchgerechnet und zweitens eine Reihe von ausführlichen Herleitungen gegeben, um einerseits den vorangestellten Überblick zu entlasten und andererseits dem Studierenden Gelegenheit zur Festigung und Anwendung seiner Kenntnisse zu geben. In der Gesamtheit der Übungen soll durch die vorgenommenen Querverbindungen die logische Geschlossenheit des Gedankensystems der speziellen Relativitätstheorie hervortreten. Titelseite Vorwort zur 1. Auflage Vorwort zur 4. Auflage InhaItsverzeichnis Zum Begriffssystem der Relativitätstheorie Spezielle Relativitätstheorie 1. Relativbewegungen (klassisches Relativitätsprinzip nach GALILEI) 2. Zum Michelson-Versuch 3. Lorentz-Transformation 4. Zur Masse-Energie-Äquivalenz 5. Das euklidische Raum-Zeit-Kontinuum 6. Relativität in der Optik 7. Relativität in der Elektrodynamik 8. Relativität in der Thermodynamik und Statistik 9. Beispiele und Anwendungen 9.1. Zeitdilatation beim Myonenzerfall 9.2. Gedankenversuche zur Relativität der Bewegung und zur Gleichzeitigkeit 9.3. Gedankenversuche zur Relativität von Zeit und Länge (Raum) 9.4. Zur Relativität der Längenmessung (Lorentz-Kontraktion) 9.5. Gedankenversuch zum Grundprinzip c = const. 9.6. Die Verbindung der Relativitätstheorie mit der Quantentheorie durch DE BROGLIE 9.7. Phasen- und Gruppengeschwindigkeit einer Welle als Folgerung aus der Lorentz-Transformation 9.8. Überlichtgeschwindigkeit und Tachyonen 9.9. Kernphysikalische Prozesse im Labor- und Schwerpunktsystem 9.10. Doppler-Verschiebung der Spektrallinien 9.11. Aberration, Doppler-Effekt und relativistisches Raumfahrzeug 9.12. Doppler-Effekt und Mößbauer-Effekt 9.13. Quasare und relativistische Fluchtgeschwindigkeit 9.14. Die Begrenztheit klassisch-physikalischer Gesetze 9.15. Zum "Zwillings"- oder "Uhrenparadoxon" 9.16. Möglichkeit oder Unmöglichkeit einer Fixsternreise 9.17. Anwendungen in der Hochenergiephysik 9.18. Frequenzänderung der Uhren in Satelliten Allgemeine Relativitätstheorie 10. Prinzipien und Probleme der allgemeinen Relativitätstheorie 10.1. Das allgemeine Relativitätsprinzip 10.2. Das Äquivalenzprinzip von Trägheit und Schwere 10.3. Raum-Zeit-Gravitation 10.4. Maßstäbe, Uhren und Lichtgeschwindigkeit im Gravitationsfeld 10.5. Das Weltlinienelement des vierdimensionalen nichteuklidischenKorrtinuums 10.6. Folgerungen und experimentelle Prüfungen der ART 10.7. Weltmodelle Zusammenfassung Aufgaben mit Lösungen 1. Klassische Relativbewegungen 2. Lorentz-Transformation 3. Einsteinsches Additionstheorem der Geschwindigkeiten 4. Massenveränderlichkeit, Ruhenergie, kinetische Energie, Geschwindigkeitund spezifische Ladung 5. Massendefekt und Bindungsenergie 6. Hochenergetische Teilchen im magnetischen und elektrischenFeld 7. Beschleunigung und Kraft 8. Der relativistische Energie-Impuls-Satz 9. Compton-Effekt, Paarbildung, Photonenemission 10. Materiewellen; Phasen- und Gruppengeschwindigkeit 11. Der freie Fall in relativistischer Form 12. Raketengleichung in relativistischer Form Anhang Näherungsbeziehungen Literatur 1. Lehrbücher und Monographien 2. Kosmologie 3. Allgemeinverständliches über Relativitätstheorie 4. Biographisches über ALBERT EINSTEIN 5. Philosophisches und Historisches Sachverzeichnis