Speciální teorie relativity - Opakování Světlo se šíří konečnou rychlostí, ve vakuu c ≈ 3 x 108 ms-1 V 19. století byla obecně přijímána hypotéza tzv. éteru x y c x y v c + v c - v Vztažná soustava pohybující se vůči éteru rychlostí v Vztažná soustava spojená s éterem

STR – Michelsonův experiment Světelný paprsek se dělí a prochází dvěmi navzájem kolmými optickými drahami. Paprsky pak spolu interferují. Výsledný obrazec by se měnil při otočení přístrojem, pokud by hypotéza éteru byla správná.

STR – Základní principy Princip relativity : Ve všech inerciálních vztažných soustavách platí stejné fyzikální zákony. Žádným pokusem (mechanickým, elektrickým, optickým a podobně) provedeném uvnitř soustavy nelze rozhodnout, zda se tato soustava pohybuje vzhledem k jiné či nikoliv. Princip stálé rychlosti světla : Ve všech inerciálních vztažných soustavách má rychlost světla ve vakuu stejnou velikost, a to nezávisle na pohybu zdroje. Rychlost světla v libovolné inerciální soustavě je ve všech směrech stejná. Každý fyzik naměří rychlost světla stejnou, ať se on sám či světelný zdroj pohybuje jak chce. Dva fyzici naměří stejnou rychlost světla z toho samého zdroje, byť jeden z nich stojí a druhý se rychle pohybuje.

STR – Základní principy ● Může mít rovnoměrný pohyb kosmické lodi pohybující se vzhledem k Zemi rychlostí blízkou rychlosti světla vliv na správnou funkci počítače? ● Představme si, že v kosmické lodi, která se vzhledem k Zemi pohybuje rychlostí blízkou c, sedí ve směru letu pozorovatel a dívá se do zrcadla. Může vidět svůj obraz? ● Na kosmické lodi letící vzhledem k Zemi stálou rychlostí 2x108 ms-1 vysílá bodový zdroj světlo do všech směrů. Jaký tvar vlnoploch uvidí kosmonaut v této lodi? Jaký tvar vlnoploch uvidí pozorovatel na zemi? ● V kosmické lodi o délce 300 m je od přídě na záď vyslán světelný paprsek. Jakou dobu t průletu paprsku lodí naměří kosmonaut v lodi, jestliže a) loď je v hangáru na Zemi b) loď se pohybuje stálou rychlostí v = 107 ms-1 vzhledem k Zemi Jakou dobu t naměří v těchto případech pozorovatel na Zemi?

STR – Relativnost současnosti Dvě nesoumístné události, které jsou současné vzhledem k soustavě S, nejsou současné vzhledem k soustavě S’, která je oproti S v pohybu. Nechť soustava S je spojena s vagónem a S’ s tratí, po které vagón jede rychlostí v. Vydá-li lampa uprostřed vagónu záblesk, strojvůdce uvidí, že světelné paprsky dopadly na stěnu vagónu ve stejném okamžiku. V Výhybkář ovšem uvidí, že na zadní stěnu vagónu světlo dopadlo mnohem dříve, zatímco na přední později. V jeho soustavě (S’) tyto události nejsou současné.

STR – Dilatace času Hodiny, které se pohybují vzhledem k soustavě S, jdou pomaleji, než hodiny, které jsou v soustavě S v klidu. Pro studium tohoto principu použijme tzv. světelné hodiny – dvojice kolmých zrcadel, mezi kterými létá světelný paprsek. Perioda odrazů určuje tok času. Pozorujme jedny z těchto hodin v klidu a druhé v pohybu.

STR – Dilatace času Hodiny, které se pohybují vzhledem k soustavě S, jdou pomaleji, než hodiny, které jsou v soustavě S v klidu. Spočítejme, kolik času potřebuje světlo na cestu mezi nehybnými zrcadly a jakou dobu trvá let mezi pohybujícími se zrcadly. V

STR – Dilatace času V l = c . t l0 = c . t0 l0 = c . t0 s = v . t

STR – Dilatace času ● Kuře se vylíhne z vejce za 21 dní. Předpokládejme, že líheň je umístěna na kosmické lodi pohybující se vzhledem k Zemi rychlostí 0,994 c. Jaký čas vylíhnutí kuřete zjistí a) kosmický ošetřovatel kuřat b) pracovník KFC na zemi, čekající dodávku kuřecího masa ● Mezony π+ jsou kladně nabité elementární částice o hmotnosti 273x větší než hmot- nost elektronu. Tyto částice jsou nestabilní a rozpadají se průměrně za t = 2.5x10-8 s. Určete jejich průměrný dolet, byla-li jim na urychlovači udělena rychlost v = 0,99 c.