F4082 Elektrodynamika a teorie relativity

Přírodovědecká fakulta
jaro 2027
Rozsah
2/1/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
Mgr. Michael Krbek, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Michael Krbek, Ph.D. (cvičící)
Garance
Mgr. Michael Krbek, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Základy lineární algebry: operace s vektory a maticemi, lineární zobrazení. Základy diferenciálního a integrálního počtu: derivace a integrál funkce jedné a více proměnných. Diferenciální operátory gradient, rotace, divergence. Znalosti z obecné fyziky, zejména základního kurzu F2050/F2070 Elektřina a magnetismus.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Anotace
Druhá část kratšího kurzu teoretické fyziky seznámí studenty se speciální teorií relativity, elektrodynamikou a optikou.
Výstupy z učení
Pochopení zákonitostí speciální teorie relativity: relativita současnosti; kontrakce délek; dilatace času; paradox dvojčat.
Pochopení základů elektrodynamiky: odvození Maxwellových rovnic; elektrostatika a magnetostatika ve vakuu a v jednoduchých materiálech; proměnná elektromagnetická pole a elektromagnetické vlny; geometrická optika jako aproximace Maxwellových rovnic.
Schopnost vysvětlit vybrané aplikace: vlnovody; antény.
Klíčová témata
  • Speciální teorie relativity: 1. Axiomy speciální teorie relativity a jejich důsledky; 2. Relativistická kinematika; paradox dvojčat; 3. Relativistická dynamika; pohyb nabité částice v konstantních polích.
  • Elektrodynamika: 4. Maxwellovy rovnice, jejich odvození a důsledky; 5. Elektrostatika a magnetostatika: Coulombův zákon, Biot-Savartův zákon; materiálové vztahy. 6. Proměnná elektromagnetická pole. 7. Elektromagnetické vlny; vlnová rovnice, její řešení a význam. 8. Optika; odvození rovnice pro eikonál; geometrická optika 9. Aplikace: elektrické obvody, vlnovod a anténa.
Studijní zdroje a literatura
    doporučená literatura
  • KREY, Uwe a Anthony OWEN. Basic Theoretical Physics. Berlin Heidelberg: Springer, 2007. ISBN 978-3-540-36804-5. info
  • LANDAU, Lev Davidovič a Jevgenij Michajlovič LIFŠIC. Úvod do teoretickej fyziky 1. Mechanika. Elektrodynamika. první. Bratislava: Alfa, 1980. info
  • LANDAU, Lev Davidovič a Jevgenij Michajlovič LIFŠIC. Úvod do teoretickej fyziky. 1. vyd. Bratislava: Alfa, 1982, 357 s. info
  • JACKSON, John David. Classical electrodynamics. 3rd ed. New York: Wiley, 1999, xxi, 808. ISBN 047130932X. info
    neurčeno
  • WALECKA, John Dirk. Introduction to Modern Physics. Theoretical Foundations. World Scientific, 2008. ISBN 978-981-281-225-4. info
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Společná četba a následný výklad poskytnutých skript na základě dotazů studentů, řešení příkladů.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
Domácí práce odevzdávaná alespoň týden před ústní zkouškou, dvě písemky: přibližně po polovině a na konci semestru. Závěrečná ústní zkouška formou diskuse nad domácí prací.
Odkaz a informace vyučujících
http://www.physics.muni.cz/~krbek/strel.shtml
Je třeba samostatně spočíst příklady za 100 bodů ze skript. Také nalezení chyby/nepřesnosti/nejasnosti ve skriptech (a případný návrh na opravu) bude odměněno až 10 body. Řešení příkladů budou podkladem k diskusi na ústní zkoušce. Během semestru budeme psát dvě písemky zhruba v polovině a na konci semestru, k jejichž výsledkům bude rovněž přihlíženo při určení výsledné známky.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025, jaro 2026.