INLEIDING IN DE
SPECIALE RELATIVITEITSTHEORIE

Prof. Pierre van Baal, Instituut-Lorentz

Een eenvoudige korte inleiding, met drie opgaven
(Gastles VWO en Studium Generale voordracht).

INHOUD

0. Voorwoord

1. Inleiding

2. Het Relativiteitsprincipe

3. Inertiaalsystemen

Opgaven 1, 2, 3, 4

4. Lorentz transformaties

4.1 Ruimte-tijd plaatjes
4.2 Andere parametrisering van de Lorentz transformaties
Opgaven 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
5. Algemene Lorentz transformaties

Opgave 14

6. Verdere eigenschappen van de ruimte-tijd

6.1 Gelijktijdigheid en Tijdsdilatatie
6.2 Contractie van lengtes
6.3 Eigentijd
6.4 De tweeling paradox
6.5 Intermezzo (gravitationele tijdsdilatatie)
6.6 Doppler-effect
6.7 Intermezzo (gravitationele roodverschuivig)
Opgaven 15, 16, 17, 18
7. Lorentz 4-vectoren

Opgaven 19, 20

8. Relativistische mechanica

8.1 Relativistische kracht
8.2 Electromagnetische velden
Opgaven 21, 22, 23,
Extra oefenopgaven en uitwerkingen

Syllabus als PDF file (0.51 Mb) of als PostScript file (1.48 Mb).


Voorwoord

In het voorjaar van 1998 werd de syllabus van Dr. P.J.M. Bongaarts gebruikt, aangevuld met tekst die de vele gedachtenexperimenten en fysische achtergronden van de theorie besprak en waarin 23 opgaven waren verwerkt. Deze opgaven zijn evenzeer een belangrijk onderdeel van de leerstof. De meerderheid van de studenten vond, naast de aanvulling, het detail waarmee de formele aspecten werden uitgewerkt in de syllabus van Dr. Bongaarts prettig. Ik heb daarom besloten dat aspect grotendeels te handhaven en de syllabus van Dr. Bongaarts samen met de aanvulling en opgaven uit het voorjaar van 1998 te verwerken tot één geheel. Ik heb van de oorspronkelijke tekst de laatste twee hoofdstukken herzien - daar waar het te formeel óf te technisch werd - en samengevoegd. Ik ben Dr. Bongaarts dankbaar voor het beschikbaar stellen van de tekst van zijn syllabus en de studenten die het college in het voorjaar van 1998 hebben gevolgd, voor hun commentaren. Deze Web-versie komt overeen met de druk van 1999 (bijgewerkt wat betreft correcties van drukfouten).

Naast de syllabus is er ook een Webpagina , waarin veel extra informatie te vinden is, zoals extra vraagstukken ter oefening van de stof en uitwerkingen. De meest recente versie van de syllabus (inclusief de extra opgaven) is beschikbaar als PDF file of als PostScript file.

Er bestaat een groot aantal leerboeken die ter verdere verdieping van de stof geraadpleegd kunnen worden. Bijv. "Special relativity" van A.P. French (W.W.Norton, 1968) [meer informatie] (is ook verschenen als nederlandse vertaling in de serie Prisma-Technica, no. 47, "Speciale relativiteitstheorie", Het Spectrum, 1971) en vooral hoofstukken 15-17 van de befaamde " Feynman Lectures on Physics", Vol.I (Addison-Wesley, 1963).

Als een eerste inleiding is het boek "Einstein's Mirror" van Tony Hey and Patrick Walters (Cambridge University Press, 1997) aan te bevelen. Hierin komen ook de recente inzichten ter spraken: van zwarte gaten, superstrings tot .... science fiction. Dit boek houdt het midden tussen een leerboek en een populair wetenschappelijke verhandeling, maar is vooral nuttig om aan de conceptuele aspecten van de theorie te wennen en ter illustratie van de verwevenheid van de relativiteitstheorie met een veelheid van verschijnselen in de natuur- en sterrenkunde. Ongenoemd mag ook niet blijven de semi-populaire verhandeling van de meester zelf, " Over de speciale en algemene relativiteitstheorie", Albert Einstein (Het Spectrum, 1997). De oorspronkelijke Duitse uitgave is van 1916! De Engelse vertaling is zelfs online beschikbaar.

En tenslotte, nu we het toch over populaire verhandelingen hebben, waarlijk meesterlijk is het "Mr. Tompkins in Paperback" van George Gamow (Cambridge University Press, 1965). Wel haast een absolute must voor iedere eerstejaars!

  • Volgende hoofdstuk
  • Naar inhoudsopave