- •§1. Обобщённые координаты. Понятие числа степеней свободы.
- •§2. Описание эволюции системы в конфигурационном пространстве (кп).
- •§3. Принцип Гамильтона (наименьшего действия).
- •§4. Функция Лагранжа и её свойства.
- •§5. Правило суммирования Эйнштейна.
- •§6. Функция Лагранжа простейших систем.
- •1 .Для замкнутой системы реализуется принцип однородности времени.
- •2.Однородность пространства.
- •3. Изотропность пространства.
- •§7. Интегралы движения в методе Лагранжа.
- •§8. Преобразование Галилея.
- •§9. Свойства симметрии пространства и времени.
- •§10. С и l системы.
- •§11. Циклические координаты.
- •§12. Задача двух тел и сведение её к эквивалентной одномерной.
- •§13. Особенности движения частицы в центральном поле.
- •§14. Одномерный эффективный потенциал.
- •§15. Обобщенный импульс. Преобразование Лежандра. Уравнения Гамильтона.
- •§16. Фазовое пространство.
- •§17. Функция Гамильтона и её свойства.
- •§18. Функция Гамильтона простейших систем.
- •§19. Интегралы движения в методе Гамильтона.
- •§20. Скобки Пуассона и их свойства.
- •§21. Малые колебания и свойства потенциальной энергии.
- •§22. Колебания с одной степенью свободы. Характеристическое уравнение.
- •§23. Колебания с n степенями свободы.
- •§24. Затухающие одномерные колебания.
- •§25. Элементы тензорного анализа в классической механике.
- •§26. Оператор .
- •§27. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в вакууме.
- •§28. Потенциалы электромагнитного поля в вакууме.
- •§29. Градиентная инвариантность.
- •§30. -Функция.
- •§31. Объёмная плотность точечного заряда.
- •§32. Закон сохранения заряда.
- •§33. Типы калибровок.
- •§34. Уравнения Максвелла в среде без учёта пространственно-временной дисперсии.
- •§35. Теорема Стокса.
- •§36. Функциональные соотношения различных полей
- •§37. Тензоры и их свойства.
- •§38. Условия на границе раздела двух сред.
- •§39. Уравнения Максвелла для стационарного электромагнитного поля в среде.
- •§40. Приближение линейного тока
- •§41. Уравнения Максвелла для квазистационарного электромагнитного поля.
- •§42. Условия квазистационарности поля.
- •§43. Глубина проникновения квазистационарного электромагнитного поля.
- •§44. Функция Грина уравнения Гельмгольца.
- •§45. Уравнения Максвелла электромагнитных волн в вакууме.
- •§46. Волновое уравнение в случае вакуума.
- •§47. Решение волнового уравнения в случае плоской электромагнитной волны в вакууме.
- •§48. Плоская монохроматическая волна.
- •§49. Уравнения Максвелла в случае плоской монохроматической волны в вакууме.
- •§50. Разложение электромагнитных полей по плоским монохроматическим волнам.
- •§51. Калибровка Лоренца в случае однородной изотропной среды.
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля»
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля» и их решение.
- •Экзаменационные вопросы по курсу «Теоретическая механика и теория поля».
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля» и их решение (от а.Е.Широкова)
§34. Уравнения Максвелла в среде без учёта пространственно-временной дисперсии.
С помощью этих уравнений можно описывать электромагнитное поле в среде. В среде будем ставить индекс « »=микро
включает в себя как связанные, так и
свободные заряды в веществе. Каждой
точке пространства ставится в соответствие
функция
.
Это значит, что мы заменяем реальную
среду моделью – сплошной средой, т.е.
мы свойства разных точек «размазываем»
по пространству. Существуют следующие
способы описания сплошной среды на
основе реальной среды:
Усреднение по некоторому физическому объёму
и
времени
.Статистическое усреднение. Считаем что у нас есть макроскопически-идентичный ансамбль систем(т.е. все внешние условия одинаковы). Здесь производятся измерения для отдельных ансамблей, а потом происходит усреднение. Этот способ более предпочтителен.
Усреднение будем обозначать символами «< >». Отметим, что усреднение коммутативно с дифференциальными операторами.
Итак, усредняем:
Среда под действием внешнего
электромагнитного поля поляризуется,
т.е. реагирует на внешнее воздействие.
В случае, когда отсутствует пространственная
дисперсия, поляризация характеризуется
векторами электрической и магнитной
поляризации
.
Можно показать, что
и
выражаются через
:
Введём обозначения:
;
Перенесём второе слагаемое из правой
части в левую и объединим его с
:
Итак, уравнения Максвелла для среды имеют вид:
§35. Теорема Стокса.
- теорема Стокса
- Теорема Гаусса в операторной форме
Например
- теорема Стокса в операторной форме.
Задачи
1. Пользуясь теоремой Остроградского-Гаусса, вычислить интегралы:
если объем, который охватывает замкнутая поверхность, равен V; A – постоянный вектор.
Решение. Умножим искомый интеграл на постоянный вектор р:
Так как вектор р произволен, то
.
Аналогично показывается, что
§36. Функциональные соотношения различных полей
Здесь
- диэлектрическая проницаемость, а
-
диэлектрическая восприимчивость.
-разложение
функции
в
ряд Маклорена.
Если же :
Возможно разложить
по векторам
в
ряд Маклорена:
Первое слагаемое – это индукция, связанная с собственным дипольным моментом в отсутствие внешнего поля (собственная поляризация) – пироэлектрики.
Второе слагаемое – линейные среды.
Третье слагаемое – учёт нелинейности среды.
Среды, для которых нелинейные члены в разложении индукции по полю имеют вес, называются нелинейными.
Линейные среды
Введём обозначение:
,
тогда
Аналогично вводятся тензоры:
Для ферромагнетиков
-
учёт нелинейности.
Неоднородные среды
Среды, для которых материальные
характеристики (
)
являются функциями координат.
Т.е. характеристики трансляционно неинвариантны.
Введём понятие сплошной среды. Сплошная среда – это среда в каждой точке которой измерение материальных характеристик даёт не нулевой результат. Сплошная среда – это модель. В реальной среде имеются микро-пустоты, т.е. вещество локализовано в некоторых точках пространства. Чтобы перейти к сплошной среде, нужно усреднить микро-параметры по достаточно большому объёму.
Анизотропные среды
Анизотропные среды (свойства), это такие среды, свойства которых зависят от направления, в котором это свойство измеряется.
П
усть
в каком-то направлении исследуются
оптические свойства среды. Затем мы
повернули направление исследования, и
оптические свойства изменились, т.е.
оптические свойства зависят от угла
поворота.
Так как свойства меняются, то они неинвариантны относительно вращения. Этим свойством обладает всякая анизотропная среда.
Для тензоров 2-го ранга есть исключения:
Кубические системы описываются тензорами изотропного вида, т.е.
Монокристалл – есть однородная анизотропная среда.
