F4082 Elektrodynamika a teorie relativity

Přírodovědecká fakulta
jaro 2022
Rozsah
2/1/0. 4 kr. Ukončení: zk.
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
Rozvrh
Po 12:00–13:50 Fs1 6/1017, Po 14:00–14:50 Fs1 6/1017
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.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
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.
Osnova
  • 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: vlnovod a anténa.
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. vyd. Bratislava: Alfa, 1982, 357 s. info
  • LANDAU, Lev Davidovič a Jevgenij Michajlovič LIFŠIC. Úvod do teoretickej fyziky 1. Mechanika. Elektrodynamika. první. Bratislava: Alfa, 1980. info
    neurčeno
  • WALECKA, John Dirk. Introduction to Modern Physics. Theoretical Foundations. World Scientific, 2008. ISBN 978-981-281-225-4. info
Výukové metody
Společná četba a následný výklad poskytnutých skript na základě dotazů studentů, řešení příkladů.
Metody hodnocení
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.
Informace učitele
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
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.