• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2020/2021

Электродинамика конденсированных сред

Статус: Курс обязательный (Физика)
Направление: 03.03.02. Физика
Кто читает: Факультет физики
Когда читается: 4-й курс, 3 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Курс Электродинамики сплошных сред рассчитан на студентов 4-го курса бакалавриата. Он содержит в себе классические результаты этой области знания. Изучение этого курса предполагается после освоения учащимися курсов “Электричество и магнетизм”, “Теория поля”, “Квантовая механика”, “Статистическая физика” и “Физика сплошных сред”. Это даёт возможность сформулировать законы электродинамики в сплошных средах используя адекватные физические понятия и математический аппарат. Курс начинается с рассмотрения электростатики, включая электростатику кристаллов. Затем изучается магнитостатика, включая ферромагнетизм. После этого рассматриваются электромагнитные волны в однородных изотропных средах и в кристаллах. Потом уделяется внимание отражению на поверхности и скин-эффекту. Далее следует изучение резонаторов и направленных волн в волноводах различной геометрии. В курсе также присутствуют такие темы как магнитная гидродинамика и рассеяние света на малых частицах. Наконец, рассматриваются нелинейные эффекты – генерация второй и третьей гармоник, а также самофокусировка.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Знать и уметь теоретически описывать электростатику диэлектриков различных типов, включая жидкости, кристаллы, пьезоэлектрики и сегнетоэлектрики.
  • Знать и уметь теоретически описывать системы постоянных токов, их термодинамику, а также ферромагнитные явления.
  • Знать основные свойства распространения электромагнитных волн в однородных неизотропных средах и преломления этих волн на границах раздела.
  • Знать и уметь теоретически описывать распространение направленных электромагнитных волн в основных типах волноводов
  • Знать простейшие эффекты в магнитной гидродинамике
  • Знать физические свойства нелинейных эффектов в электродинамике – генерации второй и третьей гармоник и самофокусировки.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • студент должен уметь теоретически описывать электростатику диэлектриков различных типов, включая жидкости, кристаллы, пьезоэлектрики и сегнетоэлектрики.
  • студент должен уметь теоретически описывать системы постоянных токов, их термодинамику, а также ферромагнитные явления.
  • студент должен уметь описывать распространение электромагнитных волн в однородных неизотропных средах и преломление этих волн на границах раздела
  • студент должен уметь описывать распространение электромагнитных волн в однородных неизотропных средах и преломление этих волн на границах раздела.
  • студент должен уметь теоретически описывать распространение направленных электромагнитных волн в основных типах волноводов
  • студент должен уметь теоретически описывать простейшие эффекты в магнитной гидродинамике
  • студент должен уметь теоретически описывать физические свойства нелинейных эффектов в электродинамике – генерации второй и третьей гармоник и самофокусировки.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Электростатика.
    Электростатика анизотропных неограниченных в пространстве тел. Термодинамика диэлектриков. Электрострикция. Пьезоэлектрики. Сегнетоэлектрики Электростатика ограниченных в пространстве тел: коэффициенты деполяризации для эллипсоида; удлинённое тело во внешнем поле.
  • Магнитостатика
    Магнитостатика, постоянные токи. Термодинамика магнетиков. Гиромагнитные явления. Ферромагнетизм. Понятие о ферромагнетиках, ферримагнетиках а антиферромагнетиках. Обменное взаимодействие. Одноосные ферромагнетики: энергия магнитной анизотропии, лёгкая ось и лёгкая плоскость; кривая намагниченности. Ферромагнетик вблизи точки Кюри. Доменная структура: доменные стенки, поверхностное натяжение. Однодоменные частицы.
  • Электромагнитные волны.
    Электромагнитные волны в однородных средах. Дисперсия электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн и тензор напряжений в диспергирующих средах. Анизотропные среды. Симметрия диэлектрической проницаемости. Уравнение Френеля, лучевой вектор. Одноосные кристаллы: обыкновенная и необыкновенная волны. Двойное преломление в электрическом поле. Магнитооптические эффекты. Пространственная дисперсия; естественная оптическая активность в изотропных средах.
  • Неоднородные среды.
    Отражение и преломление волн на поверхности. Скин-эффект, поверхностный импеданс. Поверхностные плазмоны. Рассеяние света на малых частицах. Резонансное рассеяние. Направленные волны в различных геометриях: металлические волноводы, диэлектрические пластины; слабо волноведущие диэлектрические волноводы. Условие согласования волноводов. Электромагнитные резонаторы.
  • Движение непрерывных сред.
    Движение твёрдых тел в электромагнитном поле. Электромагнитные волны во вращающемся твёрдом теле. Электродинамика проводящей жидкости, магнитная гидродинамика. Магнитное динамо. Волны Альфвена.
  • Нелинейные эффекты.
    Нелинейная электродинамика. Преобразование частот. Генерация второй и третьей гармоник. Самофокусировка. Вынужденное комбинационное рассеяние.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольные работы
    Выполняется одна или две контрольные работы на усмотрение преподавателя
  • неблокирующий Домашние задания
  • неблокирующий Экзамен
    Устный экзамен в формате беседы по курсу.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.3 * Домашние задания + 0.3 * Контрольные работы + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика. Т.8 Электродинамика сплошных сред - Издательство "Физматлит" - 2005 - 656с. - ISBN: 5-9221-0123-4 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2234
  • Теоретическая физика. Т.8: Электродинамика сплошных сред, Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М., 2016

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Сборник задач по электродинамике : учеб. пособие для вузов, Батыгин, В. В., Топтыгин, И. Н., 1970