La teoria della relatività ristretta, o speciale, fu formulata da Einstein attorno al 1905, nel tentativo di spiegare le contraddizioni insite nella fisica classica, e si applica ai sistemi che si muovono di moto rettilineo uniforme. In seguito venne estesa, attraverso la teoria della relatività generale, ai sistemi in moto qualunque. La teoria della relatività ristretta tratta quindi i fenomeni che avvengono in sistemi di riferimento inerziali, cioè in stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.

Questa teoria si basa essenzialmente su due postulati fondamentali :

1. Il primo postulato, o principio di relatività, stabilisce che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali e rappresenta sostanzialmente un'estensione a tutte le leggi della natura del principio di relatività di Galileo (che riconosceva che solo le leggi della meccanica dovessero valere per tutti i sistemi di riferimento inerziali). Questo significa che i risultati di qualunque esperimento devono essere gli stessi per qualunque sistema di riferimento che si muova di moto rettilineo uniforme
2. Il secondo postulato, noto come principio di costanza della velocità della luce, afferma che la luce si propaga nel vuoto con una velocità finita, pari a:

Indipendentemente dalla velocità della sorgente che l'ha emessa. Questa secondo asserzione appare in contraddizione con l'esperienza quotidiana, essa infatti implica che un oggetto che si muove verso un osservatore abbia una velocità maggiore se contemporaneamente l'osservatore si muove in direzione dell'oggetto,secondo una regola intuitiva delle composizioni delle velocità, ovvero che la velocità di un oggetto dipenda effettivamente dal sistema di riferimento. Questo non vale per la luce.

I due postulati di Einstein, che non possono essere dimostrati, ma hanno ricevuto conferme da molti dati sperimentali, hanno mutato profondamente le nozioni di spazio e di tempo, che non possono essere più considerati assoluti. Una delle maggiori conseguenze della teoria della relatività è che due eventi che sono simultanei in un sistema di riferimento possono non esserlo in un altro.

Per esempio se noi ci mettiamo a una distanza uguale da due flash e li attiviamo contemporaneamente, ci sembrerà appunto che i due eventi siano simultanei. Se però poniamo un altro osservatore a una distanza tale che esso sia più vicino ad un flash che all'altro, quest'ultimo arriverà a lui dopo il primo, quindi i due eventi non verranno percepiti contemporanei. 

Altre sorprendenti conseguenze sono date dal fatto che, a velocità relativistiche, cioè paragonabili a quelle della luce, si riscontrano una dilatazione dei tempi, una contrazione delle lunghezze e un aumento della massa degli oggetti.

Questo per esempio comporta che se noi ci muovessimo costantemente ad una velocità vicina a quella della luce, il tempo scorrerebbe più lentamente e noi invecchieremmo più lentamente .

Ma la famosa formula che si vede sempre quando parliamo di Einstein ?

Quando si applica una forza a un oggetto, questo aumenta la sua velocità. Quando la velocità del corpo si avvicina a quella della luce, non può più aumentare, perché non può superare il valore c . Questo significa che il lavoro compiuto sul corpo va ad aumentare la sua massa, mentre normalmente il lavoro compiuto su un corpo aumenta la sua energia. Massa ed energia, secondo la teoria della relatività ristretta, sono grandezze intercambiabili, cioè la massa è una forma di energia. La relazione che lega la massa di un corpo alla sua energia, nota come equazione di Einstein, o relazione di equivalenza massa-energia, è data da:



Questa relazione, che rappresenta il cuore della teoria della relatività di Einstein, ha avuto nella fisica nucleare e nella fisica delle particelle numerosissime conferme e ha portato all'idea fondamentale secondo cui, se la massa è una forma di energia, allora può essere convertita in altre forme di energia, cosa che infatti avviene nei decadimenti delle particelle e, in particolare, nei processi di fissione e di fusione nucleare .

Le aurore polari (boreali se si verificano nei pressi del Polo Nord, australi se si verificano nei pressi del Polo Sud) sono fenomeni luminosi formati da larghe bande colorate di rosso, azzurro o verde. A causare tali spettacoli è l'energia del vento solare che interagisce con l'atmosfera della Terra. 

La corona, la parte più esterna dell’atmosfera solare, si espande e investe con una corrente continua lo spazio interplanetario. Questa corrente è il vento solare ed è composto da protoni ed elettroni con tracce di nuclei di elio. 

Secondo gli studi più recenti il sole, attraverso il vento, immetterebbe nello spazio una massa di un milione di tonnellate di particelle al secondo. 

La velocità delle particelle va da 200 a 900 chilometri al secondo. Il vento solare ha una temperatura che varia da qualche migliaio a un milione di gradi centigradi e provoca alterazioni nei campi magnetici della Terra e degli altri pianeti.
Quando le particelle elettriche del vento solare investono l'alta atmosfera della Terra, eccitano gli atomi di azoto e ossigeno presenti nell'aria, facendo passare gli elettroni su un'orbita più esterna e più energetica. Gli elettroni però tornano velocemente al loro posto e nel farlo emettono energia sotto forma di luce.
Il fatto che le aurore polari si verifichino soltanto alle alte latitudini è una conseguenza della geometria del campo magnetico terrestre. Le particelle del vento solare hanno carica elettrica e vengono attirate verso i Poli Magnetici che all'incirca corrispondono con i Poli Geografici.
Solo in caso di ondate di vento solare eccezionalmente intense si possono ammirare le aurore polari anche a latitudini più basse; come successe nel 1959, quando si verificò l'Evento di Carrington, ovvero la più grande tempesta solare mai registrata. Le aurore furono visibili anche a basse latitudini, negli Stati Uniti e in Europa (anche in Italia) e fu allora che se ne capì la causa notando che il Sole, in quei giorni, aveva macchie solari eccezionalmente grandi.

Le normali lampadine che vediamo tutti i giorni sono composte da un corpo sferoidale in vetro e una base a vite in metallo.
Ma cosa c’è all’interno del globo di vetro ? prima di tutto troviamo un filamento di un metallo, il Tungsteno, caratterizzato da una bassa resistenza elettrica. Questo è supportato a mezzo di bacchette di metallo e da un supporto in vetro, all’interno di un ambiente in cui è presente un gas inerte a bassa pressione: l’Argon o il Kripton, che servono a non far bruciare il filamento a causa delle alte temperature, poichè se ci fosse aria e quindi ossigeno al suo interno, il filo brucerebbe dopo poco consumandosi.
Il funzionamento della lampada con filamento di Tungsteno è riconducibile ad una serie di leggi della fisica tradizionale: prima fra tutte la legge di “Stefan-Boltzmann“, secondo la quale l’energia irradiata per secondo da un corpo nero è proporzionale alla temperatura espressa in Kelvin, elevata alla quarta potenza; ovvero 

E = σ T 4 

Dove E=energia irradiata, T=temperatura espressa in Kelvin e σ= costante di Stefan-Boltzmann.
Da ciò ne deriva che se noi sottoponiamo un corpo nero ad una certa temperatura questo emetterà energia e tanto più elevata sarà la temperatura a cui esso è sottoposto tanto tanto minore sarà la lunghezza d’onda a cui emetterà radiazione (legge di Wien).

Ora, il Tungsteno non è un corpo nero vero e proprio ma può essere assimilato ad esso.
Pertanto attraverso il passaggio di corrente il filamento di Tungsteno viene portato ad una temperatura di circa 2700K (il punto di fusione del Tungsteno è 3422°C, motivo per il quale è stato scelto), con conseguente emissione di energia, parte della quale, molto poca a dire il vero, nello spettro del visibile e quindi assimilabile come luce.
Ne consegue il motivo della scarsa efficienza luminosa dalla lampada tradizionale, infatti solo 5-7% dell’energia emessa dal Tungsteno ricade all’interno dello spettro del visibile (compreso tra 380 e 780 nm), circa il 93-95% viene emesso sopra i 780 nm, cioè nell’infrarosso (IR) , e quindi disperso come calore.

Quando vediamo un oggetto il nostro occhio raccoglie la luce che parte dall'oggetto e forma quello che noi percepiamo essere l’immagine di quel determinato oggetto, un pò come se ogni cosa colpita dalla luce emanasse la sua immagine sottoforma di luce che noi percepiamo visivamente come realtà. 

Questo è il motivo per cui in una stanza buia noi non vediamo nulla di quello che c'è nella stanza, poichè non è colpito da luce e non riflette niente. 

Se noi mettiamo un ostacolo tra il nostro occhio e un oggetto che stiamo guardando, non vediamo più tale oggetto perchè la luce che proviene da esso non ci arriva. 

Uno specchio è un ostacolo sul quale la luce rimbalza, come se fosse un oggetto che colpito dalla luce non emette un immagine di se stesso, ma è solo un qualcosa su cui essa rimbalza. 

Quindi se noi ci mettiamo davanti ad uno specchio e siamo alla luce, la luce riflessa da noi stessi incontra lo specchio che la riflette verso di noi mostrandoci l'immagine di noi stessi.
Siccome l’immagine che noi abbiamo di un oggetto è dovuta alla luce raccolta dall’occhio, il nostro cervello, tramite l’occhio, percepisce un'immagine identica a quella che originariamente genera la luce, ma come se l’oggetto fosse dietro lo specchio stesso, davanti a noi, e la luce andasse dritta.

Il motivo per il quale la superficie vestrosa riflette bene, a differenza di altre superfici, è legato sia alla composizione della superficie, per esempio se è metallica o no, sia a quanto è liscia.
Capire come mai il metallo riflette quasi tutta la luce e altre sostanze no richiede la comprensione di come si propagano le onde luminose e di come risponde la materia alla luce stessa.
Per capire invece perchè la superficie deve essere liscia invece basta pensare al fatto che se tiro una palla su un muro liscio essa rimbalzerà verso di me, se il muro invece fosse irregolare e contenesse spigoli, la palla nel rimbalzo potrà prendere una qualsiasi direzione e al limite nemmeno arrivare di nuovo a noi. Il muro, ovvero la superficie riflettente, dovrà essere liscia per poter agire da specchio.