특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)

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1 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
빛(light) - 육안으로 볼 수 있는 가시광선 (파장(λ) 400 ~ 700nm 의 전자기파) - 모든 종류의 전자기파 빛의 이중성(duality) - 입자성(particle) - 파동성(wave)

2 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
빛의 속도 측정 갈릴레이(Galilei G. : 1564~1642) ) - failed ! [c ~ nearly infinite] 빛의 속도가 유한함을 주장 뢰머(Rommer O. C : 1644~1710) - 목성의 위성 ‘이오’의 식 현상 이용 측정 빛의 속도가 유한함을 최초 증명

3 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
빛의 속도 측정 브래들리(Bradley, J. : 1693~1762) - 광행차 원리를 이용 빛의 속도 측정

4 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
빛의 속도 측정 피조(Fizeau A : 1819~1896) - 반사경과 톱니바퀴를 이용 빛의 속도 측정 빛이 보이지 않을 때까지 톱니바퀴의 회전수를 조절하면, 톱니바퀴의 톱니의 수 : N = 720 개 톱니바퀴의 진동수 : f = 12.6 회/s 톱니와 거울 2 의 거리 L ~ 8623 m 빛이 거리 L 을 왕복하는 시간 t = 1/2Nf 빛의 속도 c = 2L/t = 4NfL

5 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
빛의 속도 측정 푸코(Foucault J : 1819~1868) 마이켈슨(Michelson A. A : 1852~1931)

6 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
마이켈슨(Michelson)-몰리(Morley) 실험 - 빛의 매질(ether-에테르) 검출 실험 : failed! ether → not exist! - 에테르 존재 부정 - 빛은 매질이 없이 전파되는 파동 - 빛의 속도는 관측자의 속력에 관계없이 항상 일정 ( → Einstein 의 특수상대론 )

7 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
갈릴레이의 상대성 이론 - 관성좌표계에서 모든 물리법칙은 동등하게 기술된다. ( * 관성좌표계 – 정지 또는 등속으로 운동하는 좌표계)

8 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
특수상대성 이론의 가정(postulates) 1. 상대성 원리 : 모든 관성좌표계에서 물리법칙은 동일하게 성립한다. 2. 광속불변 원리 : 모든 관성좌표계에서 보았을 때 진공중에서 진행하는 빛의 속도(c)는 관찰자(observer)나 광원(light source)에 관계없이 일정하다 사건(물리적 현상)의 측정 → 가장 가까운 곳의 시계와 공간상 좌표로 측정 (관찰자에게 도달하는 시간이 문제) → 두 사건의 동시성 : 공간의 상대성(관찰자의 위치)과 시간의 상대성(좌표계)에 따라 다르게 측정될 수 있다!! Minkowski diagram

9 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
특수상대성 이론의 로렌츠 변환 시간팽창(time dilation) 고유시간 ( ) - 움직이는 계에서 측정한 시간 “관찰자와 다른 속도로 운동하는 상대방의 시간이 느리게 간다

10 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
길이수축((Length contraction) 고유길이 ( ) - 정지계에서 측정한 길이 “관찰자와 다른 속도로 운동하는 물체의 길이는 속도 방향으로 짧아진다.”

11 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
뮤온(muon)의 수명 muon 이 지상에서 관측되는 이유(why) ? : 시간 팽창(수명 증가!) : 궤적(길이) 증가 cosmic ray collision muon

12 특수상대성 이론(The Special Theory of Relativity)
질량 – 에너지 등가원리 (Mass–energy equivalence principle) 질량(mass) 에너지(energy) ( ) 운동량(momentum) 운동에너지(kinetic energy)