Klassische Elektrodynamik

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Walter de Gruyter, 14.11.2011 - 957 Seiten
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The 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

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

1 Einführung in die Elektrostatik
29
12 Das elektrische Feld
30
13 Das Gaußsche Gesetz
33
14 Differentielle Form des Gaußschen Gesetzes
35
15 Die Wirbelfreiheit des elektrostatistischen Feldes und das skalare Potential
36
16 Flächenhaft verteilte Ladungen und Dipole Unstetigkeiten des elektrischen Feldes und seines Potentials
38
17 Die Poissonsche und Laplacesche Gleichung
41
18 Der Greensche Satz
43
19 Eindeutigkeit der Lösung mit Dirichletscher oder Neumannscher Randbedingung
45
110 Formale Lösung des elektrostatischen Randwertproblems mithilfe der Greenschen Funktion
46
111 Elektrostatische potentielle Energie und Energiedichte Kapazität
49
112 Näherungslösung der Laplaceschen und Poissonschen Gleichung mithilfe von Variationsverfahren
53
113 Relaxationsmethode zur Lösung zweidimensionaler Probleme der Elektrostatik
57
Literaturhinweise
60
Übungen
61
I
69
22 Punktladung gegenüber einer geerdeten leitenden Kugel
70
23 Punktladung gegenüber einer geladenen isolierten leitenden Kugel
73
24 Punktladung gegenüber einer leitenden Kugel auf konstantem Potential
75
25 Leitende Kugel im homogenen elektrischen Feld nach der Methode der Spiegelladungen
76
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
Bibliographie
905
Sachregister
913
Urheberrecht

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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

Über den Autor (2011)

John David Jackson,University of California, Berkeley, USA; Kurt Müller,Technische Fachhochschule, Berlin; Christopher Witte, Technische Universität, Berlin.

Bibliografische Informationen