Elettrodinamica classica

A.A. 2019/2020
Insegnamento per
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/01
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Partendo dalla fenomenologia di base si forniscono conoscenze avanzate di elettromagnetismo e di teoria della relatività speciale, conducendo gli studenti ad affrontare problemi specifici.

Struttura insegnamento e programma

CORSO A
Edizione attiva
Responsabile
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Programma
Equazioni di Maxwell, leggi di conservazione, onde elettromagnetiche.

Equazioni di Maxwell. Potenziale scalere e potenziale vettore. Trasformazioni di gauge, gauge di Lorenz, gauge di Coulomb. Funzioni di Green per l'equazione delle onde. Soluzioni ritardate per i campi: espressioni di Heaviside-Feynman per i campi di una carica puntiforme. Teorema di Poynting e conservazione dell'energia e della quantità di moto per un sistema di particelle cariche e campi elettromagnetici. Caratteristiche dispersive di dielettrici, conduttori e plasmi. Un modello semplificato per la propagazione delle onde nella ionosfera e nella magnetosfera. Allargamento di un impulso in un mezzo dispersivo. Causalità nella connessione fra D ed E; relazioni di Kramers-Kronig. Campi alla superficie e all'interno di un conduttore. Campi e radiazione di una sorgente oscillante localizzata. Diffusione Thomson e Rayleigh.

Teoria della relatività speciale, dinamica delle particelle relativistiche e dei campi elettromagnetici.
Trasformazioni di Lorentz e cinematica di base della relatività speciale. Proprietà matematiche dello spazio-tempo. Invarianza della carica elettrica; covarianza dell'elettrodinamica. Trasformazione dei campi elettromagnetici. Lagrangiana e hamiltoniana di una particella in campi elettromagnetici esterni. Moto di una particella carica in campi elettrici e magnetici statici ed uniformi. Cenni ai moti di deriva in campi magnetici non uniformi. Lagrangiana del campo elettromagnetico. Tensore degli sforzi e leggi di conservazione. Soluzione dell'equazione delle onde in forma covariante; funzioni di Green invarianti.

Emissione di radiazione da particelle cariche in moto.
Potenziali di Lienard-Wiechert e campi per una carica puntiforme. Potenza totale irradiata da una carica accelerata: formula di Larmor e sua generalizzazione relativistica. Distribuzione angolare della radiazione emessa da una carica accelerata. Radiazione emessa da una carica in moto relativistico estremo. Distribuzione in frequenza ed angolo dell'energia irradiata da una carica accelerata: risultati di base. Spettro in frequenza della radiazione emessa da una carica relativistica in moto circolare istantaneo.
Prerequisiti e modalità di esame
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata.
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Modalità d'esame: Prova Orale
Metodi didattici
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata
Modalità di erogazione: Tradizionale
Materiale didattico e bibliografia
Testo base:
J. D. Jackson, "Classical Electrodynamics", John Wiley & Sons, Third ed. (1999)
[Edizione italiana: J. D. Jackson, "Elettrodinamica Classica", Zanichelli, Seconda ed. (2001)].
Testi ausiliari:
L. D. Landau, E. M. Lifshitz, "The Classical Theory of Fields".
E. M. Purcell: "Electricity and Magnetism".
A. Sommerfeld, "Electrodynamics".
A. Sommerfeld, "Optics".
Periodo
Primo semestre
CORSO B
Edizione attiva
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Programma
Equazioni di Maxwell, leggi di conservazione, onde elettromagnetiche.

Equazioni di Maxwell. Potenziale scalere e potenziale vettore. Trasformazioni di gauge, gauge di Lorenz, gauge di Coulomb. Funzioni di Green per l'equazione delle onde. Soluzioni ritardate per i campi: espressioni di Heaviside-Feynman per i campi di una carica puntiforme. Teorema di Poynting e conservazione dell'energia e della quantità di moto per un sistema di particelle cariche e campi elettromagnetici. Caratteristiche dispersive di dielettrici, conduttori e plasmi. Un modello semplificato per la propagazione delle onde nella ionosfera e nella magnetosfera. Allargamento di un impulso in un mezzo dispersivo. Causalità nella connessione fra D ed E; relazioni di Kramers-Kronig. Campi alla superficie e all'interno di un conduttore. Campi e radiazione di una sorgente oscillante localizzata. Diffusione Thomson e Rayleigh.

Teoria della relatività speciale, dinamica delle particelle relativistiche e dei campi elettromagnetici.
Trasformazioni di Lorentz e cinematica di base della relatività speciale. Proprietà matematiche dello spazio-tempo. Invarianza della carica elettrica; covarianza dell'elettrodinamica. Trasformazione dei campi elettromagnetici. Lagrangiana e hamiltoniana di una particella in campi elettromagnetici esterni. Moto di una particella carica in campi elettrici e magnetici statici ed uniformi. Cenni ai moti di deriva in campi magnetici non uniformi. Lagrangiana del campo elettromagnetico. Tensore degli sforzi e leggi di conservazione. Soluzione dell'equazione delle onde in forma covariante; funzioni di Green invarianti.

Emissione di radiazione da particelle cariche in moto.
Potenziali di Lienard-Wiechert e campi per una carica puntiforme. Potenza totale irradiata da una carica accelerata: formula di Larmor e sua generalizzazione relativistica. Distribuzione angolare della radiazione emessa da una carica accelerata. Radiazione emessa da una carica in moto relativistico estremo. Distribuzione in frequenza ed angolo dell'energia irradiata da una carica accelerata: risultati di base. Spettro in frequenza della radiazione emessa da una carica relativistica in moto circolare istantaneo.
Prerequisiti e modalità di esame
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata.
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Modalità d'esame: Prova Orale
Metodi didattici
Modalità di frequenza: Fortemente consigliata
Modalità di erogazione: Tradizionale
Materiale didattico e bibliografia
Testo base:
J. D. Jackson, "Classical Electrodynamics", John Wiley & Sons, Third ed. (1999)
[Edizione italiana: J. D. Jackson, "Elettrodinamica Classica", Zanichelli, Seconda ed. (2001)].
Testi ausiliari:
L. D. Landau, E. M. Lifshitz, "The Classical Theory of Fields".
E. M. Purcell: "Electricity and Magnetism".
A. Sommerfeld, "Electrodynamics".
A. Sommerfeld, "Optics".
Periodo
Primo semestre
Periodo
Primo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
mercoledì 15.30-17.30
5 piano, edificio LITA stanza A/5/C1
Ricevimento:
Venerdì, 9:30-12:30 (su appuntamento)
Dipartimento di Fisica, via Celoria 16, 20133 Milano