Aufgabensammlung Elektrodynamik

Perfekt zur Vorbereitung auf Klausuren und Prüfungen: Die "Aufgabensammlung Elektrodynamik" enthält mehr als 800 Aufgaben zur klassischen Elektrodynamik und mehr als 200 Aufgaben zu deren speziell-relativistischen Aspekten mit ausführlichen Lösungen. Die Aufgabensammlung ist unabhängig von einem speziellen Lehrbuch nutzbar, denn jedes Kapitel beginnt mit einer kurzen Einführung ins jeweilige Teilgebiet der Elektrodynamik. Sämtliche Aufgaben und Lösungen sind konsequent im SI-System formuliert. Aus dem Inhalt: Mathematische Methoden der Elektrodynamik Die Elektromagnetischen Erscheinungen im Vakuum Spezielle Relativitätstheorie Relativistische Mechanik Strahlung und Streuung elektromagnetischer Wellen Grundlagen der Quantentheorie der Strahlung und Streuung von Photonen Elektrostatik von Leitern und Isolatoren Magnetostatik Die Gleichungen des elektromagnetischen Feldes in Medien Ausbreitung elektromagnetischer Wellen Emission schneller Teilchen

Igor N. Toptygin ist Professor im Institut für Theoretische Physik an der Staatlichen Polytechnischen Universität in Sankt Petersburg, Russland. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Astrophysik und der Quantenelektrodynamik. Professor Toptygin ist Autor zahlreicher Lehrbücher zur Theoretischen Physik, die von ihm in russischer und englischer Sprache im Original veröffentlicht und ebenfalls in Übersetzungen in deutscher Sprache erschienen sind. Vladimir V. Batygin war Professor im Institut für Theoretische Physik an der Staatlichen Polytechnischen Universität in Sankt Petersburg, Russland.

Vorwort zur zweiten deutschen Auflage v Vorwort zur vierten russischen Auflage vii 1 Mathematische Methoden der Elektrodynamik 1 1.1 Vektor- und Tensoralgebra 1 1.2 Vektoranalysis 9 1.3 Spezielle Funktionen der mathematischen Physik 14 1.3.1 Zylinderfunktionen 14 1.3.2 Kugelflächenfunktionen 18 1.3.3 Diracsche Delta-Funktion 20 1.3.4 Fouriertransformation 26 1.4 Antworten und Lösungen 27 2 Elektromagnetische Erscheinungen im Vakuum 39 2.1 Elektrostatik 39 2.2 Magnetostatik 48 2.3 Die Maxwellschen Gleichungen. Das freie elektromagnetische Feld 56 2.4 Antworten und Lösungen 64 3 Spezielle Relativitätstheorie 85 3.1 Relativitätsprinzip und Lorentz-Transformationen 85 3.2 Vierervektoren und Vierertensoren 98 3.2.1 Tensortransformationen 98 3.2.2 Duale Tensoren 99 3.3 Die Gleichungen der Elektrodynamik in vierdimensionaler Form 103 3.4 Antworten und Lösungen 107 4 Relativistische Mechanik 137 4.1 Kinematik relativistischer Teilchen 137 4.2 Bewegung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern 151 4.3 Antworten und Lösungen 160 5 Emission und Streuung elektromagnetischer Wellen 205 5.1 Allgemeine Theorie. Strahlung von nichtrelativistischen Systemen 205 5.1.1 Hertzscher Vektor und Strahlung einer Antenne 208 5.2 Strahlung relativistischer Teilchen 215 5.2.1 Strahlung bei Teilchenstößen 218 5.2.2 Strahlung bei Zerfällen und Umwandlungen von Teilchen 219 5.3 Wechselwirkung geladener Teilchen mit Strahlung 226 5.3.1 Die Kraft der Strahlungsdämpfung 226 5.3.2 Streuung elektromagnetischer Wellen durch Teilchen 229 5.4 Antworten und Lösungen 233 6 Grundlagen der Quantentheorie der Emission und Streuung von Photonen 277 6.1 Quantentheorie des freien elektromagnetischen Feldes 277 6.2 Emission und Absorption des Lichts durch Atome 284 6.3 Antworten und Lösungen 289 7 Elektrostatik der Leiter und Dielektrika 301 7.1 Polarisation der Materie im elektrischen Gleichfeld 301 7.2 Grundbegriffe und Methoden der Elektrostatik 306 7.3 Energie und Kräfte im elektrostatischen Feld 312 7.3.1 Energie und thermodynamische Potentiale 312 7.3.2 Kräfte 315 7.3.3 Der Spannungstensor 315 7.4 Antworten und Lösungen 318 8 Stationärer Strom und magnetisches Feld in Materie 339 8.1 Elektrische Leitfähigkeit und stationärer Strom 339 8.2 Magnetfeld in Materie 345 8.2.1 Gleichungen und Grenzbedingungen 345 8.2.2 Ferromagnetika und spontane Magnetisierung. Skalarpotential 346 8.3 Energie und Kräfte in der Magnetostatik 349 8.3.1 Thermodynamische Potentiale 349 8.3.2 Kräfte im Magnetfeld 352 8.4 Magnetische Eigenschaften von Supraleitern 355 8.4.1 Grundlegende experimentelle Befunde 355 8.4.2 Thermodynamik der Supraleiter 358 8.4.3 Phänomenologische Magnetostatik der Supraleiter 359 8.5 Antworten und Lösungen 362 9 Elektromagnetische Feldgleichungen in Materie 381 9.1 Maxwellsche Gleichungen und Materialgleichungen. Kausalitätsprinzip und Dispersionsrelationen 381 9.1.1 Maxwellsche Gleichungen 381 9.1.2 Kausalitätsprinzip 385 9.2 Energetische Beziehungen für elektromagnetische Wechselfelder 393 9.2.1 Dissipation der elektromagnetischen Energie 393 9.2.2 Feldenergie im transparenten dispersiven Medium 394 9.3 Magnetische Oszillationen und magnetische Resonanz 396 9.3.1 Paramagnetika 396 9.3.2 Ferromagnetika 397 9.4 Antworten und Lösungen 400 10 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen 419 10.1 Wellen in isotropen Medien. Reflexion und Brechung von Wellen 419 10.1.1 Eigenschwingungen in einem isotropen Medium 419 10.1.2 Gruppengeschwindigkeit 420 10.1.3 Reflexion und Brechung von Wellen an der Grenze zweier Medien 422 10.1.4 Die Grenzbedingung von Leontowitsch 424 10.2 Ebene Wellen in anisotropen und gyrotropen Medien 430 10.2.1 Anisotrope Medien 430 10.2.2 Gyrotrope Medien 431 10.3 Streuung elektromagnetischer Wellen an makroskopischen Körpern. Beugung 435 10.4 Kohärenz und Interferenz 438 10.4.1 Korrelationstensor des Feldes. Kohärenzzeit und Kohärenzlänge 438 10.4.2 Einfluss der zeitlichen und räumlichen Kohärenz auf die Interferenz von Wellen 441 10.4.3 Gegenseitige Kohärenzfunktion und Interferenzkontrast 444 10.4.4 Das Konzept der Holographie 447 10.5 Antworten und Lösungen 453 11 Strahlung schneller Teilchen in Materie 483 11.1 Erzeugung von Eigenschwingungen durch einen gegebenen Strom in homogenen Medien 483 11.1.1 Einführung 483 11.1.2 Berechnung der von einem gegebenen Strom erzeugten Feldenergie 484 11.1.3 Dispersionsrelationen für Eigenmoden 485 11.1.4 Spektrale Strahlungsdichte 487 11.2 Strahlung in inhomogenen Medien 494 11.2.1 Übergangsstrahlung 494 11.2.2 Übergangsstrahlung von Oberflächenwellen 498 11.2.3 Polarisationsbremsstrahlung 499 11.3 Antworten und Lösungen 502 Literaturnachweis 519 Stichwortverzeichnis 527