¿Es un error tipográfico en la derivación de David Tong de la interacción espín-órbita?

Unas líneas debajo de la ecuación 7.8 D. Tong escribe

El hecho final es la transformación de Lorentz del campo eléctrico: como electrón moviéndose con velocidad v en un campo eléctrico E experimentará un campo magnético B = γ C 2 ( v × mi ) .

La nota dice que se derivó de otra nota pero no pude encontrar esta expresión.

¿Es este coeficiente γ / C 2 ¿correcto? Griffiths deriva esto para ser 1 / C 2 y no encontré nada malo allí. Ver electrodinámica de Griffiths, tercera edición, ecuación 12.109.

Luego miré este libro que usa la expresión de Griffiths en la Sec. 20.5, pero utiliza pag = metro v en vez de pag = γ metro v para obtener el mismo resultado. ¿Cuál es la correcta y por qué?

El γ factor debería estar allí, pero su efecto a menudo se puede pasar por alto.
@Frobenius ¿Comparaste Griffiths eqn. con Tong's? donde esta el factor γ en Griffiths?

Respuestas (2)

ingrese la descripción de la imagen aquí

En la Figura-01 anterior, un sistema inercial S se traduce con respecto al sistema inercial S con velocidad constante

(02a) υ = ( υ 1 , υ 2 , υ 3 ) (02b) υ = υ = υ 1 2 + υ 2 2 + υ 3 2 ( 0 , C )

La transformación de Lorentz es

(03a) X = X + γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( υ X ) υ γ υ C C t (03b) C t = γ ( C t υ X C ) (03c) γ = ( 1 υ 2 C 2 ) 1 2

Para la transformación de Lorentz (03a) - (03b) , los vectores mi y B del campo electromagnético se transforman de la siguiente manera

(04a) mi = γ mi γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( mi υ ) υ + γ ( υ × B ) (04b) B = γ B γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( B υ ) υ γ C 2 ( υ × mi )
Ahora, si en el sistema S tenemos B = 0 , luego de (04a) - (04b)
(05a) mi = γ mi γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( mi υ ) υ (05b) B = γ C 2 ( υ × mi )
Ecuación (05b) corresponde a la ecuación de Tong (queda por explicar el signo menos).

De ecuaciones (05a) - (05b) tenemos

B = γ C 2 ( υ × mi ) = 1 C 2 ( υ × γ mi ) = 1 C 2 ( υ × [ γ mi γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( mi υ ) υ ] ) = 1 C 2 ( υ × mi )
eso es
(06) B = 1 C 2 ( υ × mi )
Ecuación (06) corresponde a la ecuación de Griffiths.

Basado en ecuaciones (04a) , (04b) hemos probado que

(06.1) B = 0 = = = (04a) , (04b) B + 1 C 2 ( υ × mi ) = 0
Pero podemos probar la validez de su inversa
(06.2) B + 1 C 2 ( υ × mi ) = 0 = = = (04a) , (04b) B = 0
Entonces estas condiciones son equivalentes
(06.3) B = 0 = = (04a) , (04b) B + 1 C 2 ( υ × mi ) = 0 a b a b
Ecuación (06.2) es válido porque
(06.4) B + 1 C 2 ( υ × mi ) = γ 1 B + B
dónde B , B los componentes de B paralela y normal al vector velocidad υ respectivamente.

= = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = =

APÉNDICE

Si en el sistema S tenemos mi = 0 , luego de (04a) - (04b)

(07a) mi = γ ( υ × B ) (07b) B = γ B γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( B υ ) υ
de modo que
mi = γ ( υ × B ) = ( υ × γ B ) = υ × [ γ B γ 2 C 2 ( γ + 1 ) ( B υ ) υ ] = υ × B
eso es
(08) mi = υ × B

Basado en ecuaciones (04a) , (04b) hemos probado que

(08.1) mi = 0 = = = (04a) , (04b) mi ( υ × B ) = 0
Pero podemos probar la validez de su inversa
(08.2) mi ( υ × B ) = 0 = = = (04a) , (04b) mi = 0
Entonces estas condiciones son equivalentes
(08.3) mi = 0 = = (04a) , (04b) mi ( υ × B ) = 0 a b a b
Ecuación (08.2) es válido porque
(08.4) mi ( υ × B ) = γ 1 mi + mi
dónde mi , mi los componentes de mi paralela y normal al vector velocidad υ respectivamente.

= = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = =

La transformación de dualidad del campo electromagnético se produce por los reemplazos

(09) C mi C B C B C mi
Estos reemplazos deben hacerse también en el sistema cebado.
(09') C mi C B C B C mi
En lo anterior encontramos pares de ecuaciones o expresiones duales, es decir bajo una transformación de dualidad se transforman una a la otra:
(10) (04a) d tu a yo i t y (04b) (06) d tu a yo i t y (08) (06.3) d tu a yo i t y (08.3) (06.4) d tu a yo i t y (08.4)

= = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = =

ecuaciones (06) y (08) son las siguientes ecuaciones (12.109) y (12.110) respectivamente

(12.109) B = 1 C 2 ( v × mi ) . a b a b

(12.110) mi = v × B . a b a b
como se muestra en ''Introducción a la electrodinámica'' de David J. Griffiths, 3ra edición 1999.

= = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = == = = =

@Dhruv Maroo: Muchas gracias por su atención. Me disculpo ya que rechacé tu edición. Me gusta la línea doble como la tengo en mi respuesta.
¿Puede darme una pista sobre dónde puedo encontrar la prueba de las dos ecuaciones vectoriales que proporcionó para describir la transformación de impulso de Lorentz generalizada que se muestra en la figura? Creo que las ecuaciones deberían corresponder a la matriz de Lorentz dada en este enlace de preguntas , pero no puedo verificar eso. ¿Puedo excluir un error tipográfico en sus 2 ecuaciones? Muchas gracias.
@Roland Salz: Me uní a Physics SE como diracpaul en junio de 2015 y renuncié al sitio en septiembre de 2015 por motivos personales. Regresé como Frobenius en Mar'16. Debajo de mis respuestas como ex diracpaul ahora puedes ver el nombre user82794 . Mi respuesta de 2015 aquí Dos conjuntos de coordenadas, cada uno en marcos O y O′: la transformación de Lorentz brinda los detalles de su pregunta sobre la transformación de Lorentz a lo largo de una dirección arbitraria.
@Roland Salz: También mi respuesta aquí Derivar los componentes Λij de la matriz de transformación de Lorentz es idéntica a la anterior. Sospecho que lo consideras como error tipográfico. Mirando las ecuaciones (21.1) a (21.6) encontrará que no hay ningún error tipográfico.
@Roland Salz: Es un requisito previo saber sobre el 1 + 1 Transformación de Lorentz a lo largo de la X eje. Sinceramente, no tenía ninguna referencia con la prueba de esta transformación de Lorentz más general (llamada también "boost"). He producido esto hace muchos años por mi cuenta.
@Roland Salz: la transformación general de Lorentz se proporciona sin prueba en "ELECTRODINÁMICA CLÁSICA" de JDJackson, 3.ª edición, § 11.3, ecuación (11.19), página 525.
Muchas gracias por tus muchos consejos. Estoy familiarizado con el impulso a lo largo del eje x. Transformé sus ecuaciones en una matriz de Lorentz, con CAS, pero algo no está bien con ella. No es exactamente idéntico al que mencioné en el enlace de arriba (que parece ser correcto). De hecho, durante un día o dos he estado tratando de encontrar dónde está el error (por supuesto que puede estar en mis propios cálculos). Mañana por la mañana miraré tus enlaces y seguiré buscando. Muchas gracias por su amable ayuda.
Frobenius: Gracias a tus derivaciones detalladas he resuelto todos mis problemas. Una última pregunta: ¿qué software de gráficos usas para tus figuras? Se ven perfectos.
@Roland Salz: Bienvenido. Es el software libre de GeoGebra.

pag = γ metro v es la ecuación técnicamente correcta, pero para partículas no relativistas donde | v | C , el factor de Lorentz se convierte en

γ = 1 1 v 2 / C 2 1 ,
y así puede ser despreciado.

Para su referencia, eché un vistazo rápido y creo que Eq. (6.45) de sus notas EM es de donde se deriva esto.

Sin embargo, no estoy seguro sobre el signo negativo en Griffiths.