Электродинамика сплошных сред
Язык обучения
Русский
Учебный семестр
осенний
Кредиты
3.00
Трудоемкость
108 академических часов

Настоящий курс электродинамики сплошных сред преподаётся на третьем курсе физико-технического факультета ИТМО как часть программы по теоретической физике. Курс знакомит с методами описания распространения электромагнитных полей в сплошных средах, переходя от простейшего случая изотропной среды к более сложным анизотропным, магнито-оптическим, бианизотропным и нелинейным средам. Таким образом, в результате освоения курса слушатели знакомятся с физическими эффектами, специфическими для различных типов сред. Помимо традиционных тем электродинамики сплошных сред настоящий курс затрагивает и более современные аспекты: классификацию бианизотропных сред и физические эффекты в них, микроскопический расчёт материальных параметров сплошных сред, а также даёт понятие о метаматериалах и их электромагнитных свойствах.

Содержание курса

1. Уравнения Максвелла в среде. Вектора поляризации и намагниченности. Материальные параметры.

2. Системы единиц в электродинамике.

3. Избранные электростатические задачи. Проводящий эллипсоид.

4. Электромагнитное поле в проводящих средах. Глубина проникновения электромагнитного поля в проводник. Скин-эффект.

5. Распространение волн в анизотропных средах: дисперсионное уравнение, поляризация собственных мод и направление вектора Пойнтинга.

6. Оптические свойства одноосных кристаллов: дисперсионное уравнение и изочастотные контуры. Гиперболические среды.

7. Аналитические свойства диэлектрической проницаемости: соотношения Крамерса-Кронига, симметрия диэлектрической проницаемости, теорема взаимности.

8. Мощность диссипации, энергия поля и вектор Пойнтинга в среде с частотной дисперсией.

Контрольная работа №1

9. Магнито-оптические эффекты: понятие гиротропных сред; эффект Фарадея; эффект Коттона-Мутона

10. Бианизотропные среды. Оптическая активность. Классификация бианизотропных сред. Пространственная дисперсия.

11. Электромагнитные колебания в полых резонаторах.

12. Волноводы.

13. Нелинейные восприимчивости. Волновое уравнение для нелинейно-оптической среды.

14. Генерация оптических гармоник. Условия фазового синхронизма. Соотношения Мэнли-Роу.

15. Зависящий от интенсивности показатель преломления. Солитоны в нелинейно-оптической среде. Вынужденное комбинационное рассеяние, классическая теория.

16. Электромагнитное поле частицы, движущейся в сплошной среде. Черенковское излучение. Переходное излучение.

17. Квантово-механический расчёт диэлектрической проницаемости сплошной среды. Факторы, влияющие на электромагнитный отклик.

18. Понятие о метаматериалах. Эффективная диэлектрическая проницаемость метаматериалов. Явление отрицательного преломления. Понятие суперлинзы. Принципы маскировки методом волнового обтекания.

Контрольная работа №2