- 開講元
- 物理学系
- 授業形態
- 講義 / 演習
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火5-6(W242) 火7-8(H102,H104) 金5-6(W242)
- クラス
- -
- 科目コード
- PHY.E212
- 単位数
- 3
- 開講年度
- 2019年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2019年5月9日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
media
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(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
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
