Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Relativitetsteori

Overordnede kursusmål

At give den studerende en grundlæggende forståelse af den specielle relativitetsteori og teoriens betydning for den moderne fysik. Der studeres eksempler på anvendelser af teorien indenfor elektromagnetisme, atomfysik, højenergifysik og astrofysik.

See course description in English

Læringsmål

  • Redegøre for det specielle relativitetsprincip, inertialsystemer, og forminvarians af fysikkens love.
  • Redegøre for længdeforkortelse, tidsforkortelse og begrebet samtidighed.
  • Gengive Lorentztransformationen og anvende den på position, hastighed og acceleration af en partikel.
  • Redegøre for relativistisk invariante størrelser, rum-tids-diagrammer, 4-vektorer og egentid.
  • Redegøre for den relativistiske energi-impuls 4-vektor, energi-impuls-bevarelse, kinetisk energi og reaktionsenergi.
  • Redegøre for relativistisk partikel dynamik, massemidtpunktsbegrebet og elastisk spredning
  • Forklare den relativistiske Doppler-effekt og gravitationel rødforskydning
  • Redegøre for de grundlæggende elementer af relativistisk elektrodynamik
  • Udlede Dirac-ligningen i den relativistiske kvanteteori for elektronen

Kursusindhold

I kurset gennemgås den specielle relativitetsteori. Der tages udgangspunkt i elektromagnetiske fænomener, specielt de elektromagnetiske felter omkring en punktladning betragtet i forskellige inertialsystemer. Derefter følger en diskussion af forminvarians af fysikkens love samt Einsteins to postulater, og Lorentz-transformationen udledes og anvendes til at vise længdeforkortning, tidsforlængelse og relativistisk samtidighed. Transformation af partikelposition, -hastighed, og –acceleration gennemgås, og invariante størrelser ses at føre til rum-tid-diagrammer, 4-vektorer og egentid. 4-vektorer anvendes til relativistisk partikeldynamik, energi-impuls 4-vektoren, massemidtpunktsbegrebet samt relativistisk energi (kinetisk energi og reaktionsenergi), og energi-impulsbevarelse anvendelse på elastiske spredningsprocesser (Compton effekten). Relativistisk Dopplereffekt gennemgås, fulgt af en relativistisk behandling af plane bølger, 4-vektor fasen samt gruppe- og fasehastighed. Endelig gennemgås elementer af relativistisk elektrodynamik, Lorentz transformationen af de elektromagnetiske felter, og Dirac-ligningen i den relativistiske kvanteteori for elektronen udledes. Den generelle relativitetsteori introduceres i oversigtsform og dens betydning for GPS-teknologien diskuteres. Gennem hele kurset gives eksempler på anvendelser af teorien indenfor elektromagnetisme, atomfysik, højenergifysik og astrofysik.

Anbefalede forudsætninger

10033/10036, Mekanik og elektromagnetisme på bachelor niveau.

Undervisningsform

Forelæsninger og opgaveregning

Fakultet

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog

Engelsk

Varighed

13 uger

Institut

Fysik

Sted

DTU Lyngby Campus

Kursus ID 10405
Kursustype Kandidat
Semesterstart Uge 35
Semester slut Uge 48
Dage man 8-12
Pris

7.500,00 kr.

0 pladser tilbage

Tilmelding