Klassisk elektrodynamik
Kursplan, Avancerad nivå, 1FA257
- Kod
- 1FA257
- Utbildningsnivå
- Avancerad nivå
- Huvudområde(n) med fördjupning
- Fysik A1F
- Betygsskala
- Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
- Fastställd av
- Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 12 november 2015
- Ansvarig institution
- Institutionen för fysik och astronomi
Behörighetskrav
120 hp med Mekanik III. Transformmetoder. Elektromagnetisk fältteori.
Mål
Efter godkänd kurs skall studenten kunna:
- tolka den djupare innebörden av Maxwells fältekvationer och redogöra för deras symmetri- och transformationsegenskaper, giltighetsområde och begränsningar
- formulera och lösa elektromagnetiska problem med hjälp av elektrodynamiska potentialer och superpotentialer och kunna detaljerat redogöra för gauge-transformationer och hur de används
- härleda och evaluera formler för de elektromagnetiska fälten från mycket generella laddnings- och strömfördelningar
- beräkna den elektromagnetiska strålningen från strålande system (antenner, lokaliserade laddnings- och strömfödelningar i vila)
- beräkna den elektromagnetiska strålningen från lokaliserade laddningar som rör sig godtyckligt i tid och rum med hänsyn tagen till retardationseffekter. Redogöra för de approximationer och antaganden som ligger till grund för detta
- formulera och lösa elektrodynamiska problem i relativistiskt kovariant form i fyrdimensionell rumtid
- formulera självkonsistenta modeller för växelverkan mellan materia och elektromagnetiska fält i relativistisk kovariant Lagrange- och Hamiltonformalism
- sammanfatta elementära fenomen och begrepp i kvantelektrodynamiken
Innehåll
Maxwells ekvationer. Energi- och impulssatserna i Maxwells teori. Maxwells spänningstensor, strålningstryck. Telegrafekvationen. EM-vågor i vakuum och i media. Fas- och grupphastighet, dispersion. Inhomogena vågekvationen. Gauge-transformationer, gauge-invarians. Retarderade potentialer. Fälten från godtyckliga ström- och laddningsfördelningar. Superpotentialer. Elektrisk och magnetisk multipolstrålning. Relativistisk kinematik. Kovariant formulering av elektrodynamiken. Liénard-Wiecherts potentialer. Fälten från en laddad partikel i godtycklig rörelse. Broms, cyklotron- och synkrotronstrålning. Koherens och inkoherens. Cerenkovstrålning. Relativistisk Lagrange- och Hamiltonformalism för laddade partiklar i fält. Lagranges och Hamiltons kovarianta ekvationer för klassiska EM-fält och växelverkan med laddade partiklar. Periodiska lösningar i en låda. Planvågsrepresentation.
Projekt med antenntillämpning.
Undervisning
Föreläsningar, räkneövningar och demonstrationer med hjälp av numerisk simulering på dator, projekt.
Examination
Skriftlig tentamen vid kursens slut (8 hp). Projekt (2 hp). Godkända
inlämningsuppgifter kan ge bonus vid sluttentamen och vid första ordinarie omtentamen.
Litteraturlista
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2023
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2020
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2019
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2016
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2015
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2012