H29年度 電磁気学II B   Electromagnetism II B

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開講元
物理学系
担当教員名
村上 修一  綿引 芳之  椎野 克 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
火3-4(W331)  金3-6(3.4限W331, 5.6限H104 )  
クラス
B
科目コード
PHY.E212
単位数
3
開講年度
H29年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
H29年9月20日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

マクスウェル方程式をもとに、真空中での電磁波解、電磁波の伝播、放射、散乱を扱う。また、電磁場に則した特殊相対論を導入し、電磁場中での電荷の運動、加速する電荷からの放射について説明する。
電磁場の物理は物理学および現代技術の基礎であり、また相対性原理や場は現代物理の理解のための重要な概念である。この講義はMaxwell方程式から出発して、電磁場の基礎および応用力を身につけさせるのがねらいである。

到達目標

マクスウェル方程式をもとに、その基礎と応用を多くの例を用いて理解する。特に真空中での電磁波解、電磁波の伝播、放射、散乱, また、電磁場に則した特殊相対論や、電磁場中での電荷の運動、加速する電荷からの放射を学ぶ。

キーワード

Maxwell方程式, 電磁波, 伝播, 放射, 散乱, 特殊相対性理論,

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

講義および演習を行う

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 Maxwell方程式と電磁場のエネルギー、運動量とその保存則 電磁場の持つエネルギー、運動量とその保存則を理 解する
第2回 電磁波の伝播, 電磁場の平面波解、偏光、Helmholtz方程式と境界条件 空間中を伝播する電磁波の平面波解とその偏光状 態、一般の場合のHelmholtz方程式と電磁場の境界条件
第3回 導波管、TE波、TM波、TEM波, 位相速度と群速度、 導波管中を伝播する電磁波の理解
第4回 電磁波の回折, Fresnel‒Kirihoffの公式, Fraunhofer回折, Fresnel回折 電磁波の回折現象を波動方程式から理解する
第5回 電磁ポテンシャルとゲージ変換, Coulomb ゲージ, Lorenzゲージ Maxwell方程式を電磁ポテンシャルを用いて理解す る
第6回 電磁波の放射, Helmholtz方程式のGreen関数 Green 関数法を用いてHelmholtz方程式を解くこと により電磁波の放射を理解する
第7回 電気双極子放射, 磁気双極子放射 放射の例として双極子放射等を詳しく理解する
第8回 特殊相対性理論、Lorentz変換, 相対論的力学 特殊相対論の基礎概念を理解する
第9回 電磁場の共変形式 明白にLorentz共変なMaxwell方程式を理解する
第10回 電磁場中の相対論的荷電粒子の力学 相対論的荷電粒子の力学を理解する
第11回 変分原理と電磁場の方程式 変分原理からMaxwell方程式を導出する
第12回 電磁場の正凖形式 電磁場の正準形式と保存則を理解する
第13回 加速する電荷からの電磁放射, Lienard‒Wiechertポテンシャル 加速する荷電粒子からの電磁波の放射を理解する
第14回 制動放射、シンクロトロン放射 加速された点電荷による電磁波の放射の例を理解す る
第15回 電荷による電磁波の散乱 電荷による電磁波の散乱を理解する

教科書

特になし

参考書、講義資料等

電磁場の古典論, 岡真, 培風館
場の古典論 ランダウ, リフシッツ 東京図書
理論電磁気学 砂川重信 紀伊國屋書店
Classical Electrodynamics J.D. Jackson, Wiley

成績評価の基準及び方法

電磁気学の基礎的な考え方やその応用に関する理解度を, 期末試験、演習等により評価する。

関連する科目

  • PHY.E205 : 電磁気学
  • PHY.E310 : 電磁気学III

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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