Elektrodynamika i podstawy optyki 1100-2Ind15

Wykład kursowy łączący ostatnią część z cyklu podstaw fizyki (podstawy optyki) z elektrodynamiką klasyczną. Jego naczelnym celem jest zapoznane słuchaczy z podstawami optyki geometrycznej i falowej, elektromagnetyzmu w zakresie dotyczącym promieniowania elektromagnetycznego, oraz wprowadzenie do elektrodynamiki. Omówione będą związki elektrodynamiki makroskopowej z teorią mikroskopową, właściwości pól elektrycznych i magnetycznych w ośrodkach materialnych oraz ich rola w budowie materii. Wprowadzone też będą uniwersalne metody rachunkowe, które znajdują zastosowanie we wszystkich dziedzinach fizyki.

Program:

Przegląd równań Maxwella w próżni i w ośrodku materialnym, równanie Poissona i Laplace'a, zagadnienia brzegowe, zagadnienia Dirichleta i Neumanna, metoda funkcji Greena,.
Niestacjonarne pole elektromagnetyczne - fale elektromagnetyczne w próżni i ośrodkach materialnych: polaryzacja, fronty falowe, prędkość fazowa, prędkość grupowa, gęstość energii, przepływ energii i pęd fali EM, efekt Dopplera, prawo odbicia i załamania, zasada Fermata, wzory Fresnela, kąt Brewstera, całkowite wewnętrzne odbicie, dyfrakcja. Linie transmisyjne Wnęki rezonansowe i falowody.
Promieniowanie elektromagnetyczne. Potencjały i cechowanie – sformułowanie lokalne, postać kowariantna równań Maxwella, czteropotencjał, tensor pola elektrycznego, gęstość energii, tensor napięć Maxwella. Pole poruszającego się ładunku, potencjały Liénarda i Wiecherta., promieniowanie, anteny, pole promieniowania dipola elektrycznego i magnetycznego. Źródła fal EM, detektory fal EM.
Propagacja w dielektrykach, model Lorentza na współczynnik załamania, fale EM w przewodnikach, widmo fali, widzenie barwne, barwy czyste i mieszane.
Optyka geometryczna, propagacja w ośrodku z gradientem współczynnika załamania, owale Kartezjusza, sferyczna granica pomiędzy dielektrykami, przybliżenie przyosiowe, cienka soczewka, opis macierzami ABCD,
Dyfrakcja światła: konstrukcja Huyghensa, całka Fresnela-Kirchoffa, całka Sommerfelda, przybliżenie Fraunhofera, przybliżenie Fresnela.
Dwójłomność: fala zwyczajna i nadzwyczajna, polaryzatory krystaliczne, płytki falowe Polaryzacja - formalizm Jonesa, wektor Stokesa, sfera Poincare, polaryzacja częściowa.
Modulacja światła, efekty: elastooptyczny, elektrooptyczny, Kerra, Faradaya.
Rozpraszanie światła; Rayleigha, Mie, Ramana, luminescencja, fluorescencja, fosforescencja.