1.時刻および位置が変数1,x,y, z で表される慣性系Aに対して、変数r, a', y', z' で表される 慣性系Bがェ軸方向に速度いで運動助しているとする。このとき、それぞれの変数はローレ ンツ変換 ー(/e) 0 0 t 00 0 0 10 0 0 0 1 により関係づけられている。ただし、ここでは 11 VI-(/e とした。慣性系Aにおける電荷密度を 、電流密度を(i,, iy, is)とし、慣性系A における電 荷密度を、電流密度を( )とすると、実はこれらもやはりローレンツ変換で ー(u/c2) 0 0 p 00 0 0 1 iy 0 0 0 と関係づけられているのである。この理由を直観的に理解してみよう。 以下では電荷がょ方向に等間隔で並んでいる「電荷列」を考える。もしこのような電荷列が リ:面の単位面積あたり1本貫いていると考えれば、電荷密度pは、単純に単位長さあたり の電荷と考えればよい。また、a方向の電流のみを考えるのであれば、電流密度。は、あ る場所を単位時間に通過する電荷と考えればよい。(ただし、符号に注意すること。正電荷 がr軸の正の向きに通過する場合が正である。) 図のように、電荷eからなる電荷列と、電荷 -e からなる電荷列の対が、yz面の単位面積あ たり1対貫いているとする。電荷 -e は慣性系Aに対して静止しており、電荷。は慣性系A に対して』軸方向に速度いで運動している場合に限定して考えよう。(つまり、電荷eは慣 性系Bに対して静止しているとする。)慣性系 Aから眺めたときの電荷e同士の間隔をl4、 電荷 -e 同士の間隔を1_とする。 (a)慣性系Aから眺めたときの電荷密度。を€,l4,l_ を用いて表しなさい。 (b) 慣性系Aから眺めたときの電流密度の』成分。を e, v,l4 を用いて表しなさい。 (c) 慣性系Bから眺めたときの電荷e同士の間隔,を4,7を用いて表しなさい。また、慣 性系Bから眺めたときの電荷 -e 同士の間隔」をL,を用いて表しなさい。(速さ で運動している物体の長さは、ローレンツ収縮により長さが1/7倍されて見えること に注意すること。) (d) 慣性系Bから眺めたときの電荷密度/を求めなさい。