Klassische ElektrodynamikThe German translation of this classic of theoretical physics is now available in a revised edition. Errors in equations and formulas, as well as typographical discrepancies have been corrected throughout. With these revisions the work has increased its claim to accuracy and legibility. Unique to this textbook of electrodynamics are the incomparably large number of calculated examples and special cases and the many exercises at the end of each chapter. As in the previous edition, the book is for the most part written with SI units. Its proximity to applied science (including experimental physics) is valued by students, scientists, teachers and engineers alike. |
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Inhalt
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85 Energiestrom und Energiedämpfung in Wellenleitern | 419 |
86 Störung der Randbedingungen | 423 |
87 Hohlraumresonatoren | 426 |
88 Leistungsverluste in einem Hohlraumresonator Gütefaktor eines Hohlraumresonators | 429 |
SchumannResonanzen | 433 |
810 Mehrmodige Ausbreitung in optischen Fasern | 437 |
811 Eigenwellen in dielektrischen Wellenleitern | 445 |
812 Eigenwellenentwicklung die von einer lokalisierten Quelle im metallischen Hohlleiter erzeugten Felder | 451 |
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26 Greensche Funktion der Kugel allgemeine Lösung für das Potential | 77 |
27 Leitende Kugelschale mit verschiedenen Potentialen auf ihren beiden Hälften | 79 |
28 Entwicklung nach orthogonalen Funktionen | 81 |
29 Trennung der Variablen Laplacesche Gleichung in kartesischen Koordinaten | 84 |
210 Ein zweidimensionales Potentialproblem Summation einer FourierReihe | 87 |
211 Felder und Ladungsdichten in Umgebung von Ecken und Kanten | 91 |
212 Einführung in die Methode finiter Elemente in der Elektrostatik | 94 |
Literaturhinweise | 101 |
Übungen | 102 |
II | 113 |
32 Legendresche Differentialgleichung und LegendrePolynome | 114 |
33 Randwertprobleme mit azimutaler Symmetrie | 119 |
34 Verhalten der Felder in einer kegelförmigen Vertiefung oder in der Nähe einer Spitze | 122 |
35 Zugeordnete LegendreFunktionen und Kugelflächenfunktionen Υlmθφ | 126 |
36 Additionstheorem der Kugelflächenfunktionen | 129 |
37 Laplacesche Gleichung in Zylinderkoordinaten BesselFunktionen | 131 |
38 Randwertprobleme in Zylinderkoordinaten | 137 |
39 Entwicklung Greenscher Funktionen in Kugelkoordinaten | 140 |
310 Lösung von Potentialproblemen unter Verwendung der sphärischen Entwicklung der Greenschen Funktion | 143 |
311 Entwicklung Greenscher Funktionen in Zylinderkoordinaten | 146 |
312 Entwicklung Greenscher Funktionen nach Eigenfunktionen | 148 |
313 Gemischte Randbedingungen leitende Ebene mit kreisförmiger Öffnung | 151 |
Literaturhinweise | 157 |
Übungen | 158 |
4 Multipole Elektrostatik makroskopischer Medien Dielektrika | 169 |
42 Multipolentwicklung der Energie einer Ladungsverteilung im äußeren Feld | 174 |
43 Elementare Behandlung der Elektrostatik in dichten Medien | 176 |
44 Randwertprobleme bei Anwesenheit von Dielektrika | 180 |
45 Molekulare Polarisierbarkeit und elektrische Suszeptibilität | 185 |
46 Modelle für die molekulare Polarisierbarkeit | 188 |
47 Elektrostatische Energie in dielektrischen Medien | 192 |
Literaturhinweise | 196 |
Übungen | 197 |
5 Magnetostatik Faradaysches Induktionsgesetz quasistationäre Felder | 203 |
52 Das BiotSavartsche Gesetz | 204 |
53 Die Differentialgleichungen der Magnetostatik und das Ampèresche Durchflutungsgesetz | 208 |
54 Vektorpotential | 210 |
55 Vektorpotential und magnetische Induktion einer kreisförmigen Stromschleife | 211 |
56 Magnetische Felder einer lokalisierten Stromverteilung magnetisches Moment | 215 |
57 Kraft und Drehmoment auf eine lokalisierte Stromverteilung im äußeren Magnetfeld Energie dieser Stromverteilung | 219 |
58 Makroskopische Gleichungen Grenzbedingungen für B und H | 223 |
59 Lösungsmethoden für Randwertprobleme der Magnetostatik | 227 |
510 Homogen magnetisierte Kugel | 231 |
511 Magnetisierte Kugel im äußeren Feld Permanentmagnete | 233 |
512 Magnetische Abschirmung Kugelschale aus hochpermeablem Material im äußeren Feld | 235 |
513 Wirkung einer kreisförmigen Öffnung in ideal leitender Ebene die auf der einen Seite ein asymptotisch tangentiales homogenes Magnetfeld begr... | 237 |
514 Numerische Methoden zur Berechnung zweidimensionaler Magnetfelder | 240 |
515 Das Faradaysche Induktionsgesetz | 243 |
516 Energie des magnetischen Feldes | 247 |
517 Energie des magnetischen Feldes und Induktivitätskoeifizienten | 250 |
518 Quasistationäre Magnetfelder in Leitern magnetische Diffusion | 254 |
Literaturhinweise | 260 |
Übungen | 262 |
6 Maxwellsche Gleichungen makroskopischer Elektromagnetismus Erhaltungssätze | 275 |
62 Vektorpotential und skalares Potential | 277 |
63 Eichtransformationen LorenzEichung CoulombEichung | 279 |
64 Greensche Funktionen der Wellengleichung | 282 |
Jefimenkos Verallgemeinerung des Coulombschen und BiotSavartschen Gesetzes die HeavisideFeynmanFormeln für die Felder einer Punktladung | 285 |
66 Herleitung der Gleichungen des makroskopischen Elektromagnetismus | 288 |
67 Der Poyntingsche Satz und die Erhaltung von Energie und Impuls eines aus geladenen Teilchen und elektromagnetischen Feldern bestehenden Sy... | 299 |
68 Der Poyntingsche Satz für lineardispersive Medien mit Verlusten | 304 |
69 Der Poyntingsche Satz für Felder mit harmonischer Zeitabhängigkeit Definition von Impedanz und Admittanz über die Felder | 306 |
610 Transformationseigenschaften der elektromagnetischen Felder und Quellen unter Drehungen räumlichen Spiegelungen und Zeitumkehr | 310 |
611 Zur Frage magnetischer Monopole | 317 |
612 Diskussion der Diracschen Quantisierungsbedingung | 319 |
613 Polarisationspotentiale Hertzsche Vektoren | 326 |
Literaturhinweise | 328 |
Übungen | 329 |
7 Ebene elektromagnetische Wellen und Wellenausbreitung | 341 |
72 Lineare und zirkuläre Polarisation die Stokesschen Parameter | 346 |
73 Reflexion und Brechung elektromagnetischer Wellen an der ebenen Trennfläche zweier Dielektrika | 350 |
74 Polarisation durch Reflexion Totalreflexion GoosHänchenEffekt | 354 |
75 Charakteristische Eigenschaften der Dispersion in Dielektrika Leitern und Plasmen | 357 |
76 Vereinfachtes Modell zur Wellenausbreitung in der Ionosphäre und Magnetosphäre | 366 |
77 Magnetohydrodynamische Wellen | 369 |
78 Überlagerung von Wellen in einer Dimension Gruppengeschwindigkeit | 373 |
79 Beispiel für das Zerfließen eines Wellenpakets beim Durchgang durch ein dispersives Medium | 378 |
710 Kausale Verknüpfung zwischen D und E KramersKronigRelationen | 381 |
711 Signalübertragung in einem dispersiven Medium | 388 |
Literaturhinweise | 392 |
Übungen | 393 |
8 Wellenleiter Hohlraumresonatoren und optische Fasern | 407 |
82 Zylindrische Hohl und Wellenleiter | 412 |
83 Wellenleiter | 415 |
84 Schwingungstypen in Rechteckwellenleitern | 417 |
Literaturhinweise | 457 |
Übungen | 459 |
9 Strahlungssysteme Multipolfelder und Strahlung | 471 |
92 Felder und Strahlung eines elektrischen Dipols | 474 |
93 Magnetische Dipol und elektrische Quadrupolfelder | 477 |
94 Linearantenne mit symmetrischer Speisung | 481 |
95 Multipolentwicklung für eine kleine Quelle oder Öffnung im Wellenleiter | 485 |
96 Grundlösungen der skalaren Wellengleichung in Kugelkoordinaten | 491 |
97 Multipolentwicklung elektromagnetischer Felder | 496 |
98 Eigenschaften von Multipolfeldern Energie und Drehimpuls der Multipolstrahlung | 499 |
99 Winkelverteilung der Multipolstrahlung | 505 |
910 Quellen der Multipolstrahlung Multipolmomente | 508 |
911 Multipolstrahlung in Atomen und Kernen | 511 |
912 Multipolstrahlung einer Linearantenne mit symmetrischer Speisung | 513 |
Literaturhinweise | 519 |
Übungen | 520 |
10 Streuung und Beugung | 527 |
102 Störungstheorie für Streuung Rayleighs Erklärung der blauen Himmelsfarbe Streuung in Gasen und Flüssigkeiten Dämpfung in optischen Fasern | 535 |
103 Entwicklung einer räumlichen ebenen Welle nach sphärischen Lösungen der Wellengleichung | 545 |
104 Streuung elektromagnetischer Wellen an einer Kugel | 547 |
105 Skalare Beugungstheorie | 552 |
106 Vektoräquivalente des Kirchhoffschen Integrals | 558 |
107 Vektorielle Beugungstheorie | 561 |
108 Das Babinetsche Prinzip komplementärer Blenden | 564 |
109 Beugung an einer kreisförmigen Öffnung Anmerkungen zu kleinen Öffnungen | 567 |
1010 Streuung im Grenzfall kurzer Wellenlängen | 573 |
1011 Optisches Theorem und Verwandtes | 579 |
Literaturhinweise | 585 |
Übungen | 586 |
11 Spezielle Relativitätstheorie | 595 |
111 Die Situation vor 1900 die beiden Einsteinschen Postulate | 596 |
112 Einige neuere Experimente | 600 |
113 LorentzTransformationen und die wichtigsten Folgerungen für die relativistische Kinematik | 607 |
114 Addition von Geschwindigkeiten Vierergeschwindigkeit | 614 |
115 Relativistischer Impuls und relativistische Energie eines Teilchens | 617 |
116 Mathematische Eigenschaften des RaumZeitKontinuums in der speziellen Relativitätstheorie | 624 |
117 Matrixdarstellungen der LorentzTransformationen infinitesimale Erzeugende | 628 |
118 ThomasPräzession | 633 |
119 Invarianz der elektrischen Ladung Kovarianz der Elektrodynamik | 639 |
1110 Transformation der elektromagnetischen Felder | 644 |
1111 Relativistische Bewegungsgleichung für den Spin in homogenen oder langsam veränderlichen äußeren Feldern | 649 |
1112 Anmerkung zu Notation und Einheiten in der relativistischen Kinematik | 653 |
Literaturhinweise | 654 |
Übungen | 656 |
12 Dynamik relativistischer Teilchen und elektromagnetischer Felder | 669 |
121 Lagrange und HamiltonFunktion eines relativistischen geladenen Teilchens im äußeren elektromagnetischen Feld | 670 |
122 Bewegung im homogenen statischen Magnetfeld | 676 |
123 Bewegung in miteinander kombinierten homogenen statischen elektrischen und magnetischen Feldern | 677 |
124 Teilchendrift in inhomogenen statischen Magnetfeldern | 680 |
125 Adiabatische Invarianz des von der Teilchenbahn eingeschlossenen magnetischen Flusses | 685 |
die Darwinsche LagrangeFunktion | 690 |
127 LagrangeDichte des elektromagnetischen Feldes | 692 |
128 Die Procasche LagrangeDichte Effekte einer Photomasse | 694 |
129 Effektive PhotonMasse in der Supraleitung Londonsche Eindringtiefe | 698 |
1210 Kanonischer und symmetrischer EnergieImpulsTensor Erhaltungssätze | 700 |
1211 Lösung der Wellengleichung in kovarianter Form invariante Greensche Funktionen | 708 |
Literaturhinweise | 712 |
Übungen | 713 |
13 Stoßprozesse zwischen geladenen Teilchen Energieverlust und Streuung Tscherenkow und Übergangsstrahlung | 721 |
131 Energieübertrag bei CoulombStößen zwischen einem schweren Teilchen und einem ruhenden freien Elektron Energieverlust bei harten Stößen | 722 |
132 Energieverlust bei weichen Stößen Gesamtenergieverlust | 725 |
133 Einfluß der Dichte auf den Energieverlust beim Stoß | 729 |
134 TscherenkowStrahlung | 736 |
135 Elastische Streuung schneller Teilchen an Atomen | 740 |
136 Mittlerer quadratischer Streuwinkel und Winkelverteilung bei Mehrfachstreuung | 743 |
137 Übergangsstrahlung | 747 |
Literaturhinweise | 756 |
14 Strahlung bewegter Teilchen | 763 |
die Larmorsche Formel und ihre relativistische Verallgemeinerung | 767 |
143 Winkelverteilung der Strahlung einer beschleunigten Ladung | 771 |
144 Die Strahlung einer ultrarelativistisch bewegten Ladung | 774 |
145 Frequenz und Winkelverteilung der Strahlungsenergie beschleunigter Ladungen | 777 |
146 Frequenzspektrum der Strahlung einer relativistisch bewegten Ladung in momentaner Kreisbewegung | 780 |
147 Undulatoren und Wiggler zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung | 788 |
148 ThomsonStreuung | 800 |
Literaturhinweise | 804 |
Übungen | 805 |
15 Bremsstrahlung Methode der virtuellen Quanten Strahlung beim BetaZerfall | 817 |
151 Strahlung bei Stößen | 818 |
152 Strahlung bei Coulombscher Wechselwirkung | 824 |
153 Abschirmeffekte relativistischer Energieverlust durch Strahlung | 832 |
154 WeizsäckerWilliamsMethode der virtuellen Quanten | 836 |
155 Bremsstrahlung als Streuung virtueller Quanten | 841 |
156 Strahlung beim BetaZerfall | 843 |
157 Strahlung beim Kerneinfang eines Hüllenelektrons Verschwinden von Ladung und magnetischem Moment | 845 |
Literaturhinweise | 850 |
Übungen | 851 |
16 Strahlungsdämpfung klassische Modelle geladener Teilchen | 859 |
162 Berechnung der Strahlungsdämpfung aus dem Energieerhaltungsprinzip | 862 |
163 Berechnung der Selbstkraft nach Abraham und Lorentz | 865 |
164 Relativistische Kovarianz Stabilität und Poincarésche Spannungen | 871 |
165 Kovariante Definition von Energie und Impuls des elektromagnetischen Feldes | 873 |
166 Das kovariante stabile geladene Teilchen | 876 |
167 Linienbreite und Niveauverschiebung eines strahlenden Oszillators | 881 |
168 Streuung und Absorption von Strahlung durch einen Oszillator | 884 |
Literaturhinweise | 886 |
Übungen | 887 |
Einheiten und Dimensionen | 893 |
2 Elektromagnetische Einheiten und Gleichungen | 895 |
3 Verschiedene Systeme elektromagnetischer Einheiten | 898 |
4 Zusammenhang zwischen Gleichungen und Beträgen in SIEinheiten und Gaußschen Einheiten | 901 |
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Häufige Begriffe und Wortgruppen
Abschnitt Abstand Amplitude Änderung Ausdruck befindet beiden berechne beschrieben Bessel-Funktionen bestimmt betrachten Betrag Bewegung daher definieren definiert Definition Delta-Funktion Dielektrizitätskonstante Dipol Dipolmoment ebene Welle einfallenden elekt elektrische Feld elektrischen und magnetischen elektromagnetischen Feldes Elektronen Elektrostatik emittiert Energie Energieverlust entsprechenden Entwicklung Ergebnis ergibt erhält ersten explizit Faktor Fall findet Fläche Form Frequenz Gauß’schen gegeben geladenen Teilchens Geschwindigkeit gleich Green’sche Funktion Grenzfall groß Größenordnung Hohlraumresonator homogenen Impuls Integral Kapitels klassischen klein Koeffizienten Komponenten Konstante Koordinaten Kugel Laborsystem Ladung Ladungsdichte Laplace’schen lässt Leiter linear Lorentz-Transformation Lösung Magnetfeld magnetische Induktion magnetische Moment makroskopischen Maxwell’schen Gleichungen Medium mithilfe Multipole Multipolentwicklung muss Näherung nichtrelativistischen Null Oberfläche Photonen Phys Polarisation Potential Punktladung quantenmechanischen Radius Randbedingungen räumlichen relativistische Richtung Ruhsystem schreiben senkrecht skalaren sodass Stoßparameter Strahlung Streuquerschnitt Streuung Strom Stromdichte System Tatsache Term TM-Wellen transversale Übg Vektor Vektorpotential verschiedenen verschwindet Verwendung Vierervektor Wellengleichung Wellenlänge Wellenleiter Wert Winkel Winkelverteilung wobei z-Achse zeige zwei