Sök i kursutbudet

Använda sökfunktionen för att hitta i Chalmers utbildningsutbud, både vad gäller kurser och program. När det finns en kurshemsida visas en hus-symbol som leder till denna sida.
Sök program och utbildningsplaner


Institutionernas kurser för doktorander

Kursplan för

Läsår
FUF045 - Speciell relativitetsteori  
Special relativity
 
Kursplanen fastställd 2015-02-20 av programansvarig (eller motsvarande)
Ägare: TKTFY
4,5 Högskolepoäng
Betygskala: TH - Fem, Fyra, Tre, Underkänd
Utbildningsnivå: Grundnivå
Huvudområde: Teknisk fysik
Institution: 16 - FYSIK


Undervisningsspråk: Svenska
Sökbar för utbytesstudenter: Nej

Kursmoment   Poängfördelning   Tentamensdatum
Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 Sommarkurs Ej Lp
0106 Tentamen 4,5hp Betygskala: TH   4,5hp   16 Jan 2019 em SB_M   24 Apr 2019 fm M   23 Aug 2019 fm J

I program

TKTFY TEKNISK FYSIK, CIVILINGENJÖR, Årskurs 3 (valbar)

Examinator:

Gabriele Ferretti


  Gå till kurshemsida

 

Behörighet:

För kurser på grundnivå inom Chalmers utbildningsprogram gäller samma behörighetskrav som till de(t) program där kursen ingår i programplanen.

Kursspecifika förkunskaper

Linjär algebra, reell analys, mekanik och elektromagnetisk fältteori.

Syfte

Kursen syftar till att ge en bred förståelse av Speciell Relativitetsteori som ett av den moderna fysikens fundament. Utgående från Einsteins relativitetspostulat så härleds och studeras Lorentztransformationen. Denna appliceras därefter på en rad klassiska modeller som efter behov modifieras för att göras "relativistiska". Den studerande får återstifta bekantskap med ett flertal klassiska modeller som behandlats i tidigare kurser men som nu studeras ur en mer rigorös och axiomatisk synvinkel. Vidare så introduceras ett ett antal, för den studerande, nya begrepp såsom metrik, rumtiden och tensorer. Dessa tjänar ett syfte både i kursen och som grund till vidare studier inom den teoretiska fysiken. Kursens behandling problemlösning kan sägas vara tvåhövdat där en del syftar till att utveckla förmågan att lösa problem i relativistisk fysik och en del till att utveckla förmågan till relativistisk problemlösning (lösningsmetoder som involverar byte av referenssystem). Sammantaget ger kursen en spännande inblick i den moderna fysiken jämte goda grunder för vidare studier av den teoretiska fysiken.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Förmågan att kunna resonera "relativistiskt" är central i kursen. Fokus ligger genom hela kursen på att utveckla (träna), vidga (till nya modeller) och fördjupa denna förmåga. Vidare läggs stor vikt vid problemlösning och speciellt "relativistisk problemlösning".
Efter fullgjord kurs så har den studerande utvecklat en ämnesspecifik kompetens och förståelse tillräcklig för att kunna



  • detaljerat redogöra för:

    - den speciella relativitetsteorins roll och funktion

    - inertialsystem, deras existens, definition och användning

    - Lorentztransformationen, dess härledning, egenskaper, representation samt direkta konsekvenser

    - rumtiden och därtill relaterade begrepp

    - relativistisk mekanik, dess axiomatiska grund samt centrala applikationer

    - generella tensorer och vektorer, definition samt relevanta specialfall

    - Maxwells ekvationer i tensorform

  • ställa upp tankeexperiment och med dessa förklara samt analysera:

    - kinematiska effekter

    - relativistiska stötprocesser

    - alternativa modeller (etermodeller m.fl.)

  • lösa problem, "relativistiskt", rörande:

    - kinematik

    - optik

    - partikelfysik och stötprocesser

    - elektromagnetiska fält


Den studerande kan vid kursens slut visa djup förståelse genom att:
- återknyta resultat från dynamiska modeller till kinematiska slutsatser
- göra kortare alternativa härledningar till de givna i undervisningen
- själv finna eller konstruera skenbara paradoxer och upplösa dem

Innehåll



  • Inertialsystem och Lorentztransformationen
    Definitionen av inertialsystem. Einsteins relativitetsposulat och härledningen av Lorentztransformationen utifrån dessa. Lorentztransformationens egenskaper och grafiska representation.

  • Relativistisk kinematik
    Längdkontraktion och tidsdilatation. Relativistisk hastighetsaddition och Lorentztransformation av hastighet och acceleration.

  • Relativistisk Optik
    Relativistiska korrektioner till optiska fenomen (t.ex. Dopplereffekten och aberration).

  • Rumtiden och 4-vektorer
    Metrik och metriska rum. Euklidiska rum och Minkowskirummet. Från vektorer i Euklidiska rum till 4-vektorer i rumtiden. Ljuskonen, rumtidens struktur och 4-vektorers geometri.

  • Relativistisk mekanik
    Axiomatisk uppbyggnad av relativistisk mekanik. Ekvivalens mellan massa och energi. 4-rörelsemängd och 4-kraft. Stötproblem med massiva och masslösa partiklar.

  • Tensorer
    Från vektorer till tensorer. Generella tensorer samt 4-tensorer.

  • Manifest relativistisk elektromagnetism
    Maxwells ekvationer i tensorform.

Organisation

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar.

Litteratur

Relativity: Special, General and Cosmological, 2nd edition, W. Rindler, Oxford University Press

Föreläsningsanteckningar

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftligt tentamen och inlämningsuppgifter.


Publicerad: to 02 sep 2010. Ändrad: må 16 jul 2018