E-Book Overview
В учебном пособии содержатся задачи, предлагавшиеся студентам физического факультета НГУ на семинарах, в заданиях для самостоятельной работы, а также на письменных курсовых контрольных и в экзаменационных работах. Кроме того, включено некоторое количество задач, имеющихся в учебной литературе, прежде всего в известном пособии В.В. Батыгина, И.Н. Топтыгина ''Сборник задач по электродинамике''. Решение задач базируется на системе уравнений Максвелла и соответствующих граничных условиях. В качестве основной системы единиц используется Гауссова система, широко используемая в фундаментальной физике. Переход к системе СИ обычно не вызывает затруднений. Учебное пособие предназначено, прежде всего, для студентов-физиков и информатиков НГУ и преподавателей, ведущих соответствующие семинарские занятия. Задачник соответствует годовому курсу электродинамики (2-я часть охватывает материал весеннего семестра второго курса)
E-Book Content
ФИЗИКА В НГУ
Г. В. Меледин, В. С. Черкасский
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА В ЗАДАЧАХ Часть II Электродинамика частиц и волн
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра общей физики
Г. В. Меледин, В. С. Черкасский
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА В ЗАДАЧАХ Часть II Электродинамика частиц и волн Учебное пособие
Новосибирск 2005
ББК В 313я 73-4 УДК 537+338 M 473 Меледин Г. В., Черкасский В. С. Электродинамика в задачах. Электродинамика частиц и волн: Учеб. пособие: В 2 ч./ Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2005. Ч. 2. 221с. В учебном пособии содержатся задачи, предлагавшиеся студентам физического факультета НГУ на семинарах, в заданиях для самостоятельной работы, а также на письменных курсовых контрольных и в экзаменационных работах. Кроме того, включено некоторое количество задач, имеющихся в учебной литературе, прежде всего в известном пособии В. В. Батыгина, И. Н. Топтыгина «Сборник задач по электродинамике». В отличие от первой части, вторая часть посвящена электромагнитным волнам, их излучению и распространению, когерентной оптике и релятивистскому описанию электромагнитных явлений. Всюду используется Гауссова система единиц. Учебное пособие предназначено, прежде всего, для студентов-физиков и информатиков НГУ и преподавателей, ведущих соответствующие семинарские занятия. Задачник соответствует годовому курсу электродинамики (2-я часть охватывает материал весеннего семестра второго курса). Рекомендовано редакционно-издательским отделом НГУ для специальности 2016.
c
Новосибирский государственный университет, 2005
Оглавление
3
Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ Произвольные ортогональные координаты Цилиндрические координаты . . . . . . . Сферические координаты . . . . . . . . . Полезные формулы . . . . . . . . . . . . Система уравнений Максвелла . . . . . .
5 . . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
1. КИНЕМАТИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН 1.1. Кинематика волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Граничные условия. Формулы Френеля . . . . . . . 1.3. Геометрическая оптика . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Рефракция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Решение типичных задач . . . . . . . . . . . . . . 2. ВОЛНЫ, ОГРАНИЧЕННЫЕ В ПРОСТРАНСТВЕВРЕМЕНИ 2.1. Фурье-разложение . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорости. Дисперсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Соотношение неопределенностей . . . . . . . . . . 2.4. Волноводы и резонаторы . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Решение типичных задач . . . . . . . . . . . . . .
8 8 9 10 11 12 14 17 19 22 24 25 57 60 61 63 64 66
3. КОГЕРЕНТНОСТЬ, ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ. ДИФРАКЦИЯ 94 3.1. Временная и пространственная когерентнос