9360-0300/04 – Teorie elektromagnetického pole (TEMP)
| Garantující katedra | Centrum nanotechnologií | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Petr Hlubina, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Petr Hlubina, CSc. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2020/2021 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | doktorské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Klasifikovat základní parametry elmag pole. Modifikovat a rekonstruovat matematické modely pro popis pole. Interpretovat a predikovat vliv prostředí.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Anotace
Předmět vychází ze základních zákonů elektrických polí stacionárních a nestacionárních a polí magnetických. Důraz je věnován studiu šíření elektromagnetických vln v různých druzích prostředí: homogenních, nehomogenních, ztrátových, izotropních a anizotropních. Zvláštní pozornost je věnována interakci elektromagnetické vlny s různými rozhraními. Závěrečné partie se orientují na modelování a popis interakce elektromagnetické vlny 1D a 2D mřížkami a periodickými strukturami.
Povinná literatura:
1. Kvasnica, J.: Teorie elektromagnetického pole. Academia Praha, 1985
2. Stratton, J.A.: Teorie elektromagnetického pole. SNTL Praha, 1975
3. Panofski, W. – Phillips, M.: Klasičeskaja elektrodinamika. GIFML Moskva, 1963
4. Born, M. – Wolf, E.: Principles of optics. Pergamon press New York, 1964
5. Wangsness, R., K.: Electromagnetic Fields. John Wiley&Sons, New York, 1986
Doporučená literatura:
1. Yeh, P.: Optical Waves in Layered Media. John Wiley&Sons, New York, 1988
2. Kong, J.A.: Electromagnetic Wave Theory. EMW Publishing, Cambridge, 2000
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Písemná forma: Řešení 4 příkladů vybraných ze souboru doporučených příkladů.
Ústní část: Odborná diskuse ke dvěma vybraným otázkám (ze souboru zkušebních otázek).
E-learning
K danému předmětu je poskytnuta elektronická verze studijních materiálů.
Další požadavky na studenta
samostatná systematická příprava studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. STACIONÁRNÍ POLE
1.1. Elektrostatické pole. Výpočet pole pomocí skalárního potenciálu, multipólový rozvoj statického pole. Energie pole.
1.2. Magnetostatické pole permanentních magnetů a jeho řešení užitím magnetostatického popř. vektorového potenciálu.
1.3. Pole stacionárních proudů. Ohmův zákon pro obvod s vnějším zdrojem, magnetické pole vně proudových obvodů.
1.4. Kvazistacionární pole, jeho vymezení a řešení pomocí potenciálů. Soustava proudových obvodů, oscilační obvod. Skinefekt.
2. NESTACIONÁRNÍ POLE
2.1. Zákony zachování energie a hybnosti.
2.2. Řešení užitím skalárního a vektorového potenciálu.
2.3. Multipólový rozvoj nestacionárního pole.
3. ŠÍŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN
3.1. Šíření vln v bezeztrátovém prostředí. Homogenní vlnová rovnice. Monochromatické rovinné vlny a jejich vlastnosti. Polarizace vln. Energie přenášená monochromatickými vlnami.
3.2. Šíření vln ve ztrátovém prostředí. Zobecněná vlnová rovnice. Vlastnosti rovinných monochromatických vln. Energie přenášená vlnami, absorpce.
3.3. Šíření vln v dielektrických anizotropních krystalech. Materiálové vztahy a vzájemná poloha základních vektorů pole. Fázová a paprsková rychlost
monochromatické vlny, optické osy. Polarizace vln v krystalech. Jednoosé krystaly.
3.4. Šíření vln ve ztrátových anizotropních prostředích. Yehův formalismus, Jonesovy a Muellerovy matice, koherenční matice.
3.5. Šíření vln v prostředích s indukovanou anizotropií a aktivních médiích, magnetooptika.
4. CHOVÁNÍ VLN NA ROZHRANÍ DVOU PROSTŘEDÍ
4.1. Odvození zákona lomu a odrazu a Fresnelových vzorců na rozhraní dvou bezeztrátových prostředí z hraničních podmínek.
4.2. Odraznost a propustnost rozhraní dvou bezeztrátových prostředí a jejich závislost na úhlu dopadu.
4.3. Úplný odraz na rozhraní dvou bezeztrátových prostředí, komplexní tvar koeficientů odraznosti a propustnosti. Odražená a lomená vlna při úplném odrazu.
4.4. Odraz a lom na rozhraní bezeztrátového a ztrátového prostředí.
4.5. Odraz a lom na rozhraní dvou anizotropních prostředí.
4.6. Šíření elektromagnetické vlny v multivrstvách.
4.7. Hranolová vazba, tunelový efekt, ATR.
5. INTERAKCE ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY S PERIODICKOU STRUKTUROU
5.1. Odraz na 1D a 2D izotropních a bezeztrátových mřížkách.
5.2. Odraz na 1D a 2D anizotropních mřížkách.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.