Theoretische Physik 1 - THEP Mainz

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1 EinführungInhalt:- Die Newtonsche Mechanik- Spezielle Relativitätstheorie- ElektrodynamikLiteratur:- H. Goldstein, Klassische Mechanik, Aula-Verlag, Wiesbaden- L. Landau und E. Lifschitz, Lehrbuch der theoretischen Physik, Band 1: Mechanik, Akademie-Verlag, Berlin- F. Scheck, Theoretische Physik 1: Mechanik, Springer, Berlin- A. Sommerfeld, Vorlesungen über theoretische Physik, Band 1: Mechanik, Akademische Verlagsgesellschaft,Leipzig- J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons- L. Landau und E. Lifschitz, Lehrbuch der theoretischen Physik, Band 2: Klassische Feldtheorie,Akademie-Verlag, Berlin- F. Scheck, Theoretische Physik 3: Klassische Feldtheorie, Springer, Berlin1.1 MotivationDiese Vorlesung soll eine Einführung in die theoretische Physik geben, auf der die weiterenKurse in theoretischer Physik aufbauen können. Das Ziel dieser Vorlesung ist, die Studenten mitder Denkart und Vorgehensweise der theoretischen Physik vertraut zu machen und sie so frühwie möglich mit modernen Ideen der theoretischen Physik in Kontakt zu bringen. Behandeltwerden in dieser Vorlesung die Newtonsche Mechanik, die spezielle Relativitätstheorie sowiedie Grundlagen der Elektrodynamik. Die Formalismen die zur Beschreibung der klassischenMechanik verwendet werden, werden in übertragener Form später auch in der Relativitätstheorieoder der Quantentheorie ihre Anwendung finden. Daher ist eine genaue Kenntniss der klassischenMechanik unablässlich für das weitere Studium der theoretischen Physik.4
1.2 Historisches1638 G. Galilei Relativitätsprinzip1666 I. Newton Gravitationsgesetz1687 I. Newton Gesetze der Mechanik1785 Ch. A. Coulomb Coulombsches Gesetz1864 J. C. Maxwell Verschiebungsstrom und Maxwellsche Gleichungen.1900 M. Planck h: Wirkungsquantum1905 A. Einstein Spezielle Relativitätstheorie1915 A. Einstein Allgemeine Relativitätstheorie1925 E. Schrödinger Schrödingergleichung1927 W. Heisenberg Unschärferelation1948 R.P. Feynman, QuantenelektrodynamikJ. Schwinger,S.-I. Tomonaga1954 C.N. Yang, R.L. Mills nicht-abelsche Eichtheorien1967 S. Glashow, A. Salam, elektroschwache WechselwirkungS. Weinberg1972 H. Fritzsch, M. Gell-Mann starke Wechselwirkung1972 ’t Hooft, Veltman Renormierung5
Seite 1 und 2: Theoretische Physik 1Stefan Weinzie
Seite 6 und 7: 2 Newtonsche Mechanik2.1 Die Formal
Seite 8 und 9: 2.3 Die Konzepte der klassischen Me
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Seite 12 und 13: hieraus - wie wir später sehen wer
Seite 14 und 15: 2.3.5 Abgeschlossene Systeme und Te
Seite 16 und 17: Hierbei ist G die Newtonsche Konsta
Seite 18 und 19: Dies ist eine gewöhnliche Differen
Seite 20 und 21: Beziehungen, in denen die Größe a
Seite 22 und 23: Für die inneren Kräfte wollen wir
Seite 24 und 25: Somit erhalten wir(1ddt T = − d d
Seite 26 und 27: Sind die Kräfte so beschaffen, da
Seite 28 und 29: 2.7 Der harmonische OszillatorDer h
Seite 30 und 31: 2. Fall: µ 2 = ω 2 0. In diesem F
Seite 32 und 33: Schreiben wir die Bewegungsgleichun
Seite 34 und 35: Setzen wir l z = l so haben wir als
Seite 36 und 37: ϕ 0 ist eine Integrationskonstante
Seite 38 und 39: Sei a die große Halbachse und b di
Seite 40 und 41: wählen, daß alle Teilchenbewegung
Seite 42 und 43: q ′ qϑ ∗ p ′ 2βϑ 2αAbbild
Seite 44 und 45: Wie wir wissen, ist bei einer Zweit
Seite 46 und 47: eines Teilchens (und somit auch der
Seite 48 und 49: 2.9.2 Rutherford-StreuungWir betrac
Seite 50 und 51: 2.10 Rotierende BezugssystemeWir ha
Seite 52 und 53: Zwei aufeinanderfolgende Drehungen
Seite 54 und 55:
3 Spezielle RelativitätstheorieWir
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Dieses Signal trifft zur Zeit t 2 a
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zeitartigctlichtartigraumartigxAbbi
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Insbesondere suchen wir die in der
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Übliche Abkürzungen:β = v c , γ
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und der Raumspiegelungdarstellen.Λ
Seite 66 und 67:
Wir können dies etwas verallgemein
Seite 68 und 69:
Für die räumlichen Komponenten gi
Seite 70 und 71:
Für kleine Geschwindigkeiten gilt
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Indizes (kontravariante und kovaria
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4 ElektrodynamikWir behandeln nun d
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Q V ist die im Volumen V(A) eingesc
Seite 78 und 79:
Wir wenden nun den Stokeschen Satz
Seite 80 und 81:
⃗ ∇ × ⃗H(t,⃗x) =f BS4π
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Gauß-System SI-System VergleichLä
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Somit läßt sich der Ausdruck in d
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In der Lorenz-Eichung lauten die in
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Aus der Gleichheit der Integranden
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ds= c γ dt,Viererbeschleunigung:w
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4.4.2 Die Kontinuitätsgleichung un
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4.4.4 ViererpotentialEs wurde schon
Seite 96:
Vierer-Potential:A µ =( )Φ,⃗AF
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