Бакалавриат 2022/2023

Электродинамика конденсированных сред

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 4-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Вергелес Сергей Сергеевич, Воинцев Иван Алексеевич

Язык: английский

Кредиты: 4

Контактные часы: 54

Course Syllabus

Abstract

Цель курса – освоение студентами теоретического описания физических явлений, относящихся к электродинамике сплошных сред. Изучение дисциплины проходит в последнем семестре бакалавриата после изучения большинства других дисциплин, что даёт возможность сформулировать законы электродинамики в сплошных средах используя адекватные физические понятия и математический аппарат. Курс начинается с рассмотрения распространения электромагнитных волн в однородных изотропных средах и в кристаллах с линейным откликом. В том числе, уделяется внимание термодинамике этого процесса. Потом уделяется внимание отражению на поверхности и скин-эффекту. Далее следует изучение резонаторов и направленных волн в волноводах различной геометрии – металлических волноводах, двухпроводной линии, плоских диэлектрических волноводах и оптоволокне. В курсе также рассматривается рассеяние света на малых частицах. Курс заканчивается рассмотрением электростатики, в частности, рассмотрением поляризации удлинённых тел в электрическом поле. Затем изучается магнитостатика, включая ферромагнетизм. В задачи дисциплины входит формирование у студентов умений и навыков применять изученные методы для самостоятельного решения задач. The purpose of the course is to provide students with a theoretical description of physical phenomena related to the electrodynamics of continuums. The study of the discipline takes place in the last term of the bachelor's degree after studying most other disciplines, which makes it possible to formulate the laws of electrodynamics in continuous media using adequate physical concepts and mathematical apparatus. The course begins with consideration of the propagation of electromagnetic waves in homogeneous isotropic media and in crystals with a linear response. In particular, attention is paid to the thermodynamics of this process. Then attention is paid to the reflection on the surface and the skin effect. This is followed by the study of resonators and guided waves in waveguides of various geometries - metal waveguides, two-wire lines, planar dielectric waveguides and optical fiber. The course also deals with the scattering of light by small particles. The course ends with an examination of electrostatics, in particular, with an examination of the polarization of elongated bodies in an electric field. Then magnetostatics is studied, including ferromagnetism. The tasks of the discipline include the formation of students' skills and abilities to apply the studied methods for independent problem solving.

Learning Objectives

• 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.
• Цель курса – освоение студентами теоретического описания физических явлений, относящихся к электродинамике сплошных сред.

Expected Learning Outcomes

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

Course Contents

• Электростатика.
• Магнитостатика
• Электромагнитные волны.
• Неоднородные среды.
• Движение непрерывных сред.
• Нелинейные эффекты.

Assessment Elements

• Домашние работы
  – Еженедельные домашние работы, 1-4 задач в каждой. Домашнее задание сдаётся каждую неделю.
• Контрольные работы
  Две контрольный работы на 1 пару каждая, 3 задачи. Первая контрольная проводится в середине модуля, вторя – в конце модуля.
• Работа на семинарах
  От студентов, помимо самого посещения семинаров, требуется активное и продуктивное участие в решении задач, предложенных преподавателем на семинаре.
• Экзамен
  Экзамен в конце 3-го модуля. Проводится в устной форме. Билет содержит 1 вопрос

Interim Assessment

• 2022/2023 3rd module
  0.14 * Работа на семинарах + 0.28 * Домашние работы + 0.28 * Контрольные работы + 0.3 * Экзамен

Bibliography

Recommended Core Bibliography

• Ландау, Л. Д. Теоретическая физика : учебное пособие / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — 4-е изд., стер. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, [б. г.]. — Том 8 : Электродинамика сплошных сред — 2005. — 656 с. — ISBN 5-9221-0123-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/2234 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Теоретическая физика. Т.8: Электродинамика сплошных сред, Ландау, Л. Д., 2016

Recommended Additional Bibliography

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