Elektrodynamik

Dieses Lehrbuch gibt eine Einführung in die Elektrodynamik, wie sie an der Universität im Zyklus "Theoretische Physik" angeboten wird. Besonderen Wert hat der Autor auf eine gut lesbare, verständliche und überschaubare Darstellung gelegt. Die einzelnen Schritte sind so ausführlich dargestellt, dass der Leser sie ohne größere Schwierigkeiten nachvollziehen kann. Der vorbereitende Teil I stellt die für das Folgende benötigten mathematischen Hilfsmittel in kompakter Form zusammen. Es schließen sich die Behandlung der Elektrostatik (Teil II) und der Magnetostatik (Teil III) an. Dabei werden ausgehend von experimentellen Befunden die Feldgleichungen motiviert und die verschiedenen Methoden zu ihrer Lösung ausführlich diskutiert. Hierauf aufbauend behandelt der Teil IV die Maxwellsche Theorie, die die Kopplung von elektrischen und magnetischen Feldern im zeitabhängigen Fall beschreibt. Die Eigenschaften der Maxwellgleichungen werden untersucht, insbesondere die allgemeine Lösung und das Verhalten unter Lorentztransformationen sowie die Lagrangeformulierung. Der Teil V befasst sich mit Anwendungen wie beispielsweise den Hohlraumwellen, der Strahlung beschleunigter Ladungen, der Streuung von Licht an Elektronen und dem Schwingkreis. Teil VI beginnt mit der Aufstellung der mikroskopischen Maxwellgleichungen in Materie, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Reaktion der Materie auf zusätzliche elektromagnetische Felder. Auf der Grundlage der makroskopischen Maxwellgleichungen wird danach die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie untersucht. Im Teil VII sind die grundlegenden Prinzipien der Optik an einer Stelle zusammengeführt und abgerundet dargestellt. Fließbachs Lehrbuchreihe zur Theoretischen Physik umfasst die folgenden vier Bände: o Mechanik (Band I) o Elektrodynamik (Band II) o Quantenmechanik (Band III) o Statistische Physik (Band IV) Diese Lehrbuchreihe wird durch das o Arbeitsbuch zur Theoretischen Physik (2. Auflage 2008) von Torsten Fließbach und Hans Walliser ergänzt. Das Arbeitsbuch fasst die zentralen Aussagen der vier Gebiete in kurzen Repetitorien zusammen und präsentiert Musterlösungen zu den in den Lehrbüchern gestellten Aufgaben. Auf dem der Lehrbuchreihe vergleichbaren Niveau bewegt sich Fließbachs Einführung in die Allgemeine Relativitätstheorie, die ebenfalls bei Spektrum Akademischer Verlag erschienen ist (2012 in der 6. Auflage).

Dieses Lehrbuch gibt eine Einführung in die Elektrodynamik, wie sie an der Universität im Zyklus "Theoretische Physik" angeboten wird. Besonderen Wert hat der Autor auf eine gut lesbare, verständliche und überschaubare Darstellung gelegt. Die einzelnen Schritte sind so ausführlich dargestellt, dass der Leser sie ohne größere Schwierigkeiten nachvollziehen kann. Der vorbereitende Teil I stellt die für das Folgende benötigten mathematischen Hilfsmittel in kompakter Form zusammen. Es schließen sich die Behandlung der Elektrostatik (Teil II) und der Magnetostatik (Teil III) an. Dabei werden ausgehend von experimentellen Befunden die Feldgleichungen motiviert und die verschiedenen Methoden zu ihrer Lösung ausführlich diskutiert. Hierauf aufbauend behandelt der Teil IV die Maxwellsche Theorie, die die Kopplung von elektrischen und magnetischen Feldern im zeitabhängigen Fall beschreibt. Die Eigenschaften der Maxwellgleichungen werden untersucht, insbesondere die allgemeine Lösung und das Verhalten unter Lorentztransformationen sowie die Lagrangeformulierung. Der Teil V befasst sich mit Anwendungen wie beispielsweise den Hohlraumwellen, der Strahlung beschleunigter Ladungen, der Streuung von Licht an Elektronen und dem Schwingkreis. Teil VI beginnt mit der Aufstellung der mikroskopischen Maxwellgleichungen in Materie, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Reaktion der Materie auf zusätzliche elektromagnetische Felder. Auf der Grundlage der makroskopischen Maxwellgleichungen wird danach die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie untersucht. Im Teil VII sind die grundlegenden Prinzipien der Optik an einer Stelle zusammengeführt und abgerundet dargestellt. Fließbachs Lehrbuchreihe zur Theoretischen Physik umfasst die folgenden vier Bände: o Mechanik (Band I) o Elektrodynamik (Band II) o Quantenmechanik (Band III) o Statistische Physik (Band IV) Diese Lehrbuchreihe wird durch das o Arbeitsbuch zur Theoretischen Physik (2. Auflage 2008) von Torsten Fließbach und Hans Walliser ergänzt. Das Arbeitsbuch fasst die zentralen Aussagen der vier Gebiete in kurzen Repetitorien zusammen und präsentiert Musterlösungen zu den in den Lehrbüchern gestellten Aufgaben. Auf dem der Lehrbuchreihe vergleichbaren Niveau bewegt sich Fließbachs Einführung in die Allgemeine Relativitätstheorie, die ebenfalls bei Spektrum Akademischer Verlag erschienen ist (2012 in der 6. Auflage).

Einleitung.- I Tensoranalysis.- 1 Gradient, Divergenz und Rotation.- 2 Tensorfelder.- 3 Distributionen.- 4 Lorentztensoren.- II Elektrostatik.- 6 Feldgleichungen.- 7 Randwertprobleme.- 8 Anwendungen.- 9 Legendrepolynome.- 10 Zylindersymmetrische Probleme.- 11 Kugelfunktionen.- 12 Multipolentwicklung.- III Magnetostatik.- 13 Magnetfeld.- 14 Feldgleichungen.- 15 Magnetischer Dipol.- IV Maxwellgleichungen: Grundlagen.- 16 Maxwellgleichungen.- 17 Allgemeine Lösung.- 18 Kovarianz.- 19 Lagrangeformalismus.- V Maxwellgleichungen: Anwendungen.- 20 Ebene Wellen.- 21 Hohlraumwellen.- 22 Transformation der Felder.- 23 Beschleunigte Ladung.- 24 Dipolstrahlung.- 25 Streuung von Licht.- 26 Schwingkreis.- VI Elektrodynamik in Materie.- 27 Mikroskopische Maxwellgleichungen.- 28 Linearer Response.- 29 Makroskopische Maxwellgleichungen.- 30 Erste Anwendungen.- 31 Dielektrische Funktion.- 32 Permeabilitätskonstante.- 33 Wellenlösungen.- 34 Dispersion und Absorption.- VII Elemente der Optik.- 35 Huygenssches Prinzip.- 36 Interferenz und Beugung.- 37 Reflexion und Brechung.- 38 Geometrische Optik.- Anhänge.- A MKSA-System.- B Physikalische Konstanten.- C Vektoroperationen.- Register.