Лекции по электродинамике и оптике
Лекция 1. Электрическое поле системы неподвижных зарядов в вакууме.
Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции и его применение к расчёту поля системы неподвижных зарядов.
Лекция 2. Потенциал электростатического поля.
Работа электростатического поля при перемещении зарядов. Циркуляция вектора напряжённости. Связь напряжённости и потенциала.
Лекция 3. Теорема Гаусса для электростатического поля.
Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формах в вакууме и её применение для расчёта электрических полей. Уравнение Пуассона.
Лекция 4. Электростатическое поле в диэлектрике.
Электрический диполь в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Электростатическое поле в диэлектрике. Поляризованность. Свободные и связанные заряды. Связь поляризованности с плотностью связанных зарядов. Вектор электрического смещения. Обобщение теоремы Гаусса. Поле на границе раздела диэлектриков.
Лекция 5. Электрическое поле заряженных проводников. Энергия электростатического поля.
Поле вблизи проводника. Электроемкость проводников и конденсаторов. (Емкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов). Энергия системы неподвижных зарядов. Энергия заряженного проводника, конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.
Лекция 6. Электрический ток.
Носители тока в средах. Сила и плотность тока. Электрическое поле в проводнике с током. Сторонние силы. Закон Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Законы Кирхгофа.
Лекция 7. Магнитное поле в вакууме.
Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара. Принцип суперпозиции магнитных полей. Поле прямого и кругового токов. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Расчёт магнитного поля тороида и соленоида.
Лекция 8. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
Лекция 8. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в электрических и магнитных полях. Ускорение заряженных частиц. Эффект Холла. Преобразования Лоренца для электрического и магнитного полей.
Лекции 9-10. Проводники с током в магнитном поле. Теорема Гаусса для магнитного поля.
Закон Ампера. Магнитный момент контура с током. Контур с током в магнитном поле. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
Лекция 11. Магнитное поле в веществе.
Намагниченность вещества. Вектор напряжённости магнитного поля и его связь с векторами индукции и намагниченности. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Поле на границе раздела магнетиков. Физическая природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетики.
Лекция 12. Электромагнитная индукция.
Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Взаимная индукция. Вихревые токи. Плотность энергии магнитного поля. Энергия и силы в магнитном поле. Магнитное давление.
Лекция 13. Основные положения электромагнитной теории Максвелла.
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Закон полного тока. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.
Лекции 14-15. Электромагнитные волны.
Волновое уравнение для электромагнитного поля, его общее решение. Распространения электромагнитных волн. Энергия и импульс электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга. Теорема Пойнтинга.
Лекция 16. Излучение электромагнитных волн.
Излучение электромагнитных волн ускоренно движущимися зарядами и диполем.
Лекция 17. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Закон Бугера. Рассеяние света.
Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Закон Бугера. Рассеяние света.
Лекции 18-19. Электромагнитная природа света. Интерференция света.
Шкала электромагнитных излучений. Оптическое излучение, его интенсивность. Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков. Интерференция электромагнитных волн. Расчёт интерференционной картины с двумя источниками. Пространственно-временная когерентность.
Лекция 20. Интерференция света в тонких плёнках.
Интерференционные полосы равной толщины и равного наклона. Применение интерференции, интерферометры.
Лекция 21. Дифракция света.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Векторная диаграмма. Дифракция от круглого отверстия и круглого диска. Дифракция Фраунгофера от щели. Предельный переход от волновой оптики к геометрической.
Лекция 22-23. Дифракционная решётка.
Многолучевая интерференция. Дифракционная решётка. Спектральные характеристики дифракционных решёток. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга. Понятие о рентгеноструктурном анализе.
Лекция 24. Голография.
Опорная и предметная световые волны. Запись и воспроизведение голограмм. Применение голографии.
Лекция 25. Поляризация света.
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Распространение электромагнитных волн в одноосных кристаллах. Двойное лучепреломление. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Поляризационные призмы и поляроиды.