UF1U256 Classical Electrodynamics

Faculty of Philosophy and Science in Opava
Summer 2010
Extent and Intensity
4/2/0. 5 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D. (lecturer)
doc. RNDr. Gabriel Török, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
Prerequisites (in Czech)
UF1U154 Theoretical Mechanics
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Výklad navazuje zejména na přednášku F 01 100. Maxwellovy rovnice se po krátké rekapitulaci zavádějí axiomaticky (v přednášce F 1U 300 - po vybudování základu 4-vektorové algebry a analýzy, se dodatečně odvozují z variačního principu), další teorie se buduje deduktivním způsobem. Nejprve se přednáší elektrodynamika ve vakuu, v druhé části elektrodynamika v látkovém prostředí.
Syllabus (in Czech)
  • Rekapitulace elektromagnetizmu. Coulombův zákon, Ampérův zákon, neexistence magnetického monopólu, Faradayův indukční zákon a jejich zobecnění ve formě Maxwellových rovnic; pojem pole.
    1. Klasická elektrodynamika ve vakuu:
    Úvodní poznámky. O pohybových rovnicích systému { elektromagnetické pole + elektrické náboje } - Maxwellovy rovnice a pohybové rovnice elektrického náboje.
    Zákony zachování. Diferenciální a integrální tvar obecné rovnice kontinuity pro tenzorové veličiny; zákony zachování elektrického náboje, energie, hybnosti a momentu hybnosti; ilustrace.
    Časově neproměnné elektromagnetické pole. Statická a stacionární pole; nezávislost rovnic elektrického a magnetického pole; elektrostatické pole - Gaussova věta elektrostatiky, potenciál, Laplaceova a Poissonova rovnice, Coulombův zákon, výpočet elektrostatického pole, elektrostatická energie, multipólový rozvoj, dipólový a kvadrupólový moment, systém nábojů ve vnějším poli; siločáry a ekvipotenciály; magnetické pole stacionárního proudu - vymezení problému, časové středování, vektorový potenciál, Ampérův a Biotův-Savartův zákon, elektrostaticko-magnetická analogie, multipólový rozvoj, magnetický dipólový moment a jeho chování ve vnějším magnetickém poli; siločáry. Časově proměnné pole. Elektromagnetické potenciály, kalibrační transformace
    a kalibrační invariance, Lorentzova a Coulombova kalibrace, Lorentzova podmínka, vlnové rovnice homogenní a nehomogenní; homogenní vlnová rovnice - rovinná elektromagnetická vlna, její struktura a vlastnosti, energie a hybnost, tlak záření, monochromatická rovinná vlna, polarizace, částečně polarizované světlo, vlastní kmity elektromagnetického pole, šíření elektromagnetických vln (sférická a cylindrická vlna, geometrická optika, eikonál, intenzita, vlnová optika, difrakce; nehomogenní vlnová rovnice (pole pohybujících se nábojů) - řešení, retardované a advancované potenciály, pole pohybujícího se bodového náboje (Liénardovy-Wiechertovy potenciály), zářivé a nezářivé pole, pole rovnoměrné přímočaře se pohybujícího bodového náboje; vyzařování elektromagnetických vln - pole ohraničené soustavy nábojů ve velké vzdálenosti, vlnová zóna, elektrické dipólové záření, magnetické dipólové záření, elektrické kvadrupólové záření, zářivý výkon, pole v blízké zóně.
    Dynamika elektrického náboje v elektromagnetickém poli. Řešení pohybové rovnice elektrického náboje v nerelativistické aproximaci; rozptyl elektromagnetických vln na volných nábojích, účinný průřez rozptylu, Thomsonova formule; brzdné záření.
    2. Klasická elektrodynamika v látkovém prostředí:
    Lorentzova teorie. Základy elektronové teorie; středování mikroskopických veličin; Lorentzovy rovnice.
    Maxwellovy rovnice v látkovém prostředí. Klasifikace prostředí (dielektrika, vodivá), polarizace, polarizační proud, elektrická indukce; magnetizace, magnetizační proud, magnetická indukce a intenzita; hraniční podmínky; Ohmům zákon.
    Elmag jevy v látkovém prostředí. Vymezení platnosti, zákony zachování, elektrostatické a magnetostatické pole, elektromagnetické vlny.
    Šíření elmag vln v látkovém prostředí. Vlnová a telegrafní rovnice, odraz a lom na dielektrickém rozhraní, Fresnelovy vzorce; odraz na kovech; vlny v nehomogenním prostředí, vlny v anizotropním prostředí; Kramersovy-Kronigovy disperzní relace; rozptyl elektromagnetických vln; základy teorie vlnovodu, dutinový rezonátor. orpuskulárně vlnový dualismus, Bohrův model atomu, de Broglieho vlny; vlnový balík, grupová rychlost; pojem vlnové funkce a pravděpodobnostní interpretace, Schrödingerova rovnice.
Literature
    recommended literature
  • Stratton J.A. Electromagnetic Theory. McGraw-Hill, New York, 1994. info
  • Kvasnica J. Teorie elektromagnetického pole. Academia, Praha, 1985. info
  • Jackson J.D. Classical Electrodynamics. John Wiley. New York, 1975. info
  • Landau L.D., Lifšic E.M. Teoretičeskaja fizika II. Teorija polja. Nauka, Moskva, 1973. info
Language of instruction
English
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is also listed under the following terms Summer 2011, Summer 2012.
  • Enrolment Statistics (Summer 2010, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/summer2010/UF1U256