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Lehrbuch der speziellen Relativitätstheorie für Physikstudenten vom ersten Semester bis zum Bachelor mit vielen Beispielen, Übungen und Diskussionen.

Aus dem Inhalt:

Teil I Raum-Zeit, Licht und der Äther / 1 Was ist (spezielle) Relativitätstheorie?. 3 / 1.1 Das Relativitätsprinzip 3 / 1.2 Zeit: eine vierte Koordinate 8 / 1.3 Der Weg zur Lorentzkoordinatentransformation 11 / 1.4 Höhepunkte der Entwicklung der Relativitätstheorie. 15 / 2 Das Licht und der Äther. 17 / 2.1 Vermessen von Raum und Zeit: Internationales SI-Einheitensystem. 17 / 2.2 Lichtgeschwindigkeit 20 / 2.3 Nebenbetrachtung: Der Äther und die Relativitätstheorie. 32 / 3 Materielle Körper in der SR. 41 / 3.1 Das Michelson-Morley-Experiment. 41 / 3.2 Körperkontraktion und Zeitdilatation. 45 / 3.3 Ist die Lorentz-FitzGerald-Körperkontraktion messbar?. 48 / 3.4 Körperkontraktion im Experiment 52 / 3.5 Klassische Missverständnisse der SR. 53 // Teil II Zeitdilatation und Lorentz-FitzGerald-Körperkontraktion / 4 Zeitdilatation 61 / 4.1 Eigenzeit eines Reisenden. 61 / 4.2 Die Lichtuhr 65 / 4.3 Diskussionen zur Zeitdilatation 71 / 5 Die Lorentz-FitzGerald-Körperkontraktion. 79 / 5.1 Parallel zum Lichtweg bewegte Lichtuhr. 79 / 5.2 Körperkontraktion. 82 / 5.3 Beliebige Orientierung der Lichtuhr. 87 // Teil III Die Lorentztransformation / 6 Relativistische Koordinatentransformation 101 / 6.1 Herleitung der Lorentzkoordinatentransformation. 101 / 6.2 Die explizite Form der Lorentztransformation. 107 / 6.3 Der nichtrelativistische Grenzfall. 114 / 6.4 Die inverse Lorentztransformation. 115 / 7 Einige Konsequenzen der Lorentztransformation. 117 / 7.1 Invarianz der Eigenzeit. 117 / 7.2 Relativistische Addition von Geschwindigkeiten. 122 / 7.3 Zwei aufeinanderfolgende Lorentztransformationen 133 / 7.4 Rapidität 137 // Teil IV Messung von Körpereigenschaften / 8 Zeitmessung und Lorentztransformation 149 / 8.1 Grafische Darstellung der Lorentztransformation 149 / 8.2 Zeitdilatation und Gleichzeitigkeit. 151 / 9 Messung des räumlichen Abstands. 157 / 9.1 Einführende Bemerkungen. 157 / 9.2 Bestimmung des räumlichen Abstandes 158 / 9.3 Räumliche Abstandsmessung bei Beleuchtung vom Ruhezustand des Betrachters 163 / 9.4 Ein Zug fährt in einen Tunnel: Ist der Zug oder der Tunnel kontrahiert?. 167 / 10 Bell-Raketenbeispiel 173 / 10.1 Mit einem Faden verbundene Raketen. 174 / 10.2 Der Faden reißt. 176 / 10.3 Messung der Lorentz-FitzGerald-Körperkontraktion. 177 // Teil V Raum, Zeit, Dopplerverschiebung / 11 Der Lichtkegel 189 / 11.1 Der Zukunftsbereich. 189 / 11.2 Die Vergangenheit. 194 / 12 Raumzeit 201 / 12.1 Zeitartige und raumartige Ereignisabstände 201 / 12.2 Zeitdilatation, noch einmal betrachtet. 207 / 12.3 Nebenbetrachtung: Quantenverschränkung und Kausalität 213 / 13 Relativistischer Dopplereffekt 221 / 13.1 Einführung der relativistischen Dopplerverschiebung. 221 / 13.2 Missverständnisse beim SR-Dopplereffekt. 225 / 13.3 SR-Lichtaberration. 228 / 13.4 SR-Dopplerverschiebung 237 // Teil VI Masse, Energie, Impuls / 14 Masse und Energie 245 / 14.1 Ruheenergie 245 / 14.2 Relativistische Energie eines bewegten Körpers 249 / 14.3 Masse eines Körpers. 251 / 15 Impulsvektor 255 / 15.1 Zusammenhang zwischen Energie und Impuls. 255 / 15.2 Teilchenrapidität. 265 / 16 Verallgemeinerung der Energie-Masse-Äquivalenz. 275 / 16.1 Woher kommt die Energie?. 275 / 16.2 Massen-Äquivalenz für die kinetische Energie eines Gases 276 / 16.3 Massen-Äquivalenz potentieller Energie 279 / 16.4 Atomarer Massendefekt 281 / 16.5 Massen-Äquivalenz der Rotationsenergie. 282 / 16.6 Massendefekt bei chemischer Energie. 283 / 16.7 Nuklearer Massendefekt. 284 / 16.8 Ursprung der Energie 287 // Teil VII Streuprozesse und Zerfalle / 17 Ein privilegiertes Bezugssystem. 291 / 17.1 Das CM-Bezugssystem (CM: center of momentum). 291 / 17.2 Lorentztransformation ins CM-System. 294 / 17.3 Teilchenzerfall im CM-System. 299 / 17.4 Energiebilanz eines Zerfalls im CM-System 301 / 17.5 Zerfall eines bewegten Körpers 302 / 18 Teilchenreaktionen. 309 / 18.1 Elastische Zwei-Körper-Reaktionen. 309 / 18.2 Der Comptoneffekt. 312 / 18.3 Elastischer Aufprall auf eine bewegte Wand. 316 / 18.4 Schwellenwerte bei unelastischen Zwei-Körper-Reaktionen 321 / 18.5 Verfügbare Energie bei einer Kollision zweier Teilchen. 326 / 18.6 Unelastischer Stoß und Teilchenerzeugung 335 // Teil VIII Tests der SR, Offene Fragen / 19 Tests der Relativitätstheorie. 343 / 19.1 Überblick: Tests der SR 343 / 19.2 Das Michelson-Morley-Experiment heute. 344 / 19.3 Wie konstant ist die Lichtgeschwindigkeit?. 346 / 19.4 Tests von Eigenschaften, die materielle Körper nach der speziellen Relativitätstheorie aufweisen. 347 / 19.5 Dopplereffekt und Tests der Lorentztransformation. 350 / 19.6 Die Zeit. 354 / 20 Beschleunigung. 359 / 20.1 Beschleunigte Bewegung 359 / 20.2 Existiert eine Beschleunigung in der SR?. 360 / 20.3 Plädoyer für den Beschleunigungsbegriff. 363 / 20.4 Schwache und starke Beschleunigung 365 / 20.5 Realisierung starker Beschleunigung 366 // Teil IX Lorentzkraft und Teilchenbewegung / 21 Beschleunigung und Lorentzkraft 375 / 21.1 Newtonsche Grundgleichung 375 / 21.2 Bewegung in elektrischen und magnetischen Feldern 379 / 21.3 Das Variationsprinzip 389 / 21.4 Elektronenbahnen in Coulombfeldern 395 / 22 Wellenreitende Elektronen. 407 / 22.1 Felder und Potentiale für ebene Wellen 407 / 22.2 Rolle der Erhaltungssätze. 413 / 22.3 Von der ebenen Welle mitgezogen 417 // Teil X Raumreisen / 23 Raumschiffreise in der Milchstraße. 427 / 23.1 Reisen mit konstanter Beschleunigung. 427 / 23.2 Effekt der Zeitdilatation 429 / 23.3 Wie weit kann man reisen?. 430 / 23.4 Variable Raketenbeschleunigung 434 / 24 Raketengleichungen. 439 / 24.1 Nichtrelativistische Raketengleichung. 439 / 24.2 Relativistische Raketengleichung. 441 / 24.3 Energie der relativistischen Rakete. 444 // Stichwortverzeichnis 451