Postuláty speciální teorie relativity Princip relativity • ve všech inerciálních vztažných soustavách platí stejné fyzikální zákony. • • žádným pokusem (mechanickým, optickým, elektromagnetickým) provedeným uvnitř inerciální vztažné soustavy nelze zjistit zda je soustava v klidu nebo v pohybu • • všechny inerciální vztažné soustavy jsou rovnocenné, neexistuje žádná absolutní soustava Princip stálé rychlosti světla • ve všech inerciálních vztažných soustavách má rychlost světla ve vakuu stejnou rychlost, a to nezávisle na pohybu světelného zdroje. Rychlost světla v libovolné inerciální vztažné soustavě je ve všech směrech stejná. Neutrální piony π0 se pohybují rychlostí v = 0,999c vzhledem k laboratoři. Každý pion vyslal při svém rozpadu 2 fotony γ-záření o rychlosti c. Z hlediska klasické mechaniky by rychlost γ-fotonu byla rovna 1,999c, ve skutečnosti však byla rovna c. To prokazuje, že rychlost elektromagnetického záření je ve dvou různých inerciálních vztažných soustavách vždy stejná, bez ohledu na to, jako rychlostí se pohybují vůči sobě navzájem. Higgs at the LHC: Rumors and Getting it Right | ScienceBlogs v + c = c Relativnost současnosti současnost není absolutní a může se lišit pro různé pozorovatele v závislosti na jejich pohybu. Vnímání času a pořadí událostí je závislé na referenčním rámci pozorovatele. Neexistuje univerzální současnost. Dva blesky udeří do dvou míst ve stejnou chvíli z pohledu pozorovatele stojícího uprostřed mezi těmito místy. Avšak pro pozorovatele v pohybu směrem k jednomu z těchto míst mohou tyto blesky udeřit v různých časech. Time Dilation, Length Contraction and Simultaneity in Relativity (from Einstein Light) Lorentz Transformation Galilean transformation - Wikipedia Lorentzova transformace ukazuje, že čas a prostor nejsou absolutní, ale závisí na pohybovém stavu pozorovatele. To vede k jevům, jako je dilatace času a kontrakce délek. Galileova transformace Lorentzova transformace Galileova transformace je koncept v klasické mechanice, který popisuje, jak se mění souřadnice a čas mezi dvěma inerciálními soustavami pohybujícími se konstantní rychlostí vůči sobě. Lorentzova transformace Relativistické skládání rychlostí Při vysokých rychlostech (blízkých rychlosti světla) se rychlosti nesčítají jednoduše jako v klasické mechanice. Výsledná rychlost u nikdy nepřekročí rychlost světla c, bez ohledu na to, jak rychle se objekty pohybují (viz rozpad π0 pionu). Relativistické částice: elementární částice nebo atomová jádra, pohybující se rychlostí jen málo menší než je rychlost světla. Projevují se u nich relativistické efekty, popsané speciální teorií relativity: kontrakce délek, dilatace času a růst hmotnosti. Dilatace času – Wikipedie Dilatace času: Čím větší je rychlost v, tím více se zpomalí čas v pohybující se soustavě oproti klidové soustavě. Čas běží pomaleji pro pozorovatele, který se pohybuje vysokou rychlostí ve srovnání s pozorovatelem v klidu. Dilatace času kde t0 je čas změřený v klidové soustavě, t je čas změřený v pohybující se soustavě, v je rychlost pohybující se soustavy a c je rychlost světla. Intuitive Special Relativity - Time Dilation — Steemit Miony μ jsou elementární částice s krátkou životností (přibližně 2,2 μs), které vznikají v atmosféře zhruba ve výšce 30 km nad zemským povrchem a pohybují se rychlostí blízkou rychlosti světla. Za dobu své životnosti by měly urazit dráhu max. 660 m a měly by se rozpadnout už v horní vrstvě atmosféry. Díky dilataci času se miony dostávají i do nižších vrstev atmosféry a dokonce i na povrch Země, což by za normálních okolností nebylo možné vzhledem k jejich krátkému poločasu rozpadu. Hodnotu střední dobu života 2,2 μs naměří pozorovatel, který se pohybuje spolu s mionem, tj. je vzhledem k němu v klidu. Pozorovatel na Zemi naměří střední dobu života delší (díky dilataci času), za kterou miony stihnou urazit vzdálenost od místa svého vzniku až na povrch Země. Visual Physics Why is time frozen from light's perspective? | Science Questions with Surprising Answers Kontrakce délek: čím větší je rychlost v, tím více se délka objektu zkrátí v směru pohybu pro pozorovatele ve stacionární soustavě. Délky objektů, které se pohybují vysokou rychlostí (blízkou rychlosti světla), jeví pro stacionárního pozorovatele zkrácené. kde 𝐿 je délka pohybujícího se objektu, 𝐿0 je délka objektu v klidu (v jeho vlastní inerciální soustavě), 𝑣 je rychlost pohybu objektu a 𝑐 je rychlost světla. Kontrakce délek Speciální teorie relativity - The Land for Students Relativistická hmotnost, hybnost a kinetická energie kde m0 je klidová hmotnost objektu, v je rychlost objektu a c je rychlost světla. Když se objekt pohybuje vysokou rychlostí (blízkou rychlosti světla), jeho hmotnost se zvyšuje z pohledu vnějšího pozorovatele. Při rychlostech blízkých rychlosti světla se hmotnost objektu dramaticky zvyšuje, což má dopad na jeho kinetickou energii a pohyb. • Special Relativity: Relativistic Momentum – HSC Physics – Science Ready Relativistic Energy | Physics Jaderná energie Ekvivalence hmoty a energie kde E je energie, m je hmotnost a c je rychlost světla. Hmotnost a energie jsou zaměnitelné. Malé množství hmoty může být přeměněno na obrovské množství energie. MathML Mass–energy Equivalence Formula Mathematics Wikipedia, PNG, 1280x427px, Mathml, Albert Einstein, Area, Black, Black And Tento koncept je základem pro jaderné reakce, kde je malé množství hmoty přeměněno na energii. Energie uložená v hmotě může být uvolněna při procesech, jako je jaderná fúze nebo štěpení (jaderná energetika, Slunce uvolňující obrovské množství energie přes jaderné reakce). Hmotnost fotonu Jaderná fyzika Hmotnostní úbytek jádra ∆m je rozdíl mezi klidovou hmotností jádra a celkovou klidovou hmotností volných nukleonů, z nichž se jádro skládá: ∆m = M - (Z.mp + N.mn) Hmotnostní úbytek odpovídá vazebné energii jádra Hybnost fotonu Radial distribution of selected orbitals in $\ce{Sm^{3+}}$ -deformace atomových orbitalů v důsledku relativistické kontrakce rozměrů. - -větší hmotnost elektronu v těchto orbitalech díky relativistické hmotnosti. Relativistické efekty v chemii V atomech s větším množstvím protonů v jádře (6. perioda), existují mnohem větší přitažlivé síly a tudíž i rychlosti elektronů (v ≈ Z/n). V těchto případech již nelze zanedbat relativistické efekty.