ED2210 Elektromagnetiska vågor i dispersiva media 6,0 hp

Electromagnetic Processes in Dispersive Media

Kursen behandlar utbredning, absorption och emission av elektromagnetiska vågor i dispersiva media; framför allt i plasma.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Elektroteknik
    Teknisk fysik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT20 för programstuderande

Lärandemål

Kursen har som syfte att ge förståelse om utbredning, absorption och emission av elektromagnetisk vågor i dispersiva media. Den ger en mycket god grund för förståelse av dessa processer i plasma, som behövs i doktorandutbildningen, och ger också praktiska tillämpningar med generaliserade funktioner, Fourier- och Laplacetransformer och Greenfunktioner.

Efter genomförd kurs förväntas studenten kunna

  • Redogöra för hur de elektromagnetiska fälten bestäms av sina källor; fördelar med att använda vektorpotential och olika Gaugevilkor; de olika konserveringslagarna.
  • Använda multipolutveckling av elektriska och magnetiska fält.
  • Redogöra för olika sätt att beskriva återverkan från media på stationära och tidsvarierande fält.
  • Redogöra för olika sorters återverkan och allmänna egenskaper hos svarstensorer.
  • Redogöra för samband mellan vågutbredning och absorption.
  • Kunna beräkna svarstensorer för ett kallt plasma och känna till hur de skiljer sig åt från ett varmt plasma.
  • Redogöra för hur vågfältet bestäms av sina källor och vad en dispersionsrelation är.
  • Redogöra för hur man bestämmer en vågs energitäthet och hur vågor dämpas.
  • Redogöra för hur vågutbredning beräknas med ray-tracing och vad som händer vid cut-off och resonanser.
  • Redogöra för hur man beskriver polarisation av transversella vågor.
  • Redogöra för emission av elektromagnetiska vågor och samband mellan spontan och stimulerad emission och absorption.
  • Känna till Larmor formeln och Lienard-Wiercherts potentialer, som metoder för att beräkna emission.

Kursens huvudsakliga innehåll

Vektorpotential, Gaugevilkor, Maxwells ekv. på tensorform och Maxwells spänningstensor, multipolutveckling, Fouriertransformationer, generaliserade funktioner (ovanliga sådana för elfältteori som delta funktioner, trunkation, tecken Cauchys principal värdes funktion), Greenfunktioner, Laplacetransformationer, konturintegration, Svarstensorer, Kramers-Kronig relationer Onsagerrelationerna, dispersiva media, kristaller, kallt plasma, isotropt varmt plasma, vågekvationen, dispersionsrelationer, polarisation, polarisation av transversella vågor, geometrisk optik, resonanser, cut-off, dämpning av vågor, energiflöden även i rumsligt dispersiva media, vågor i anisotropa kristaller, vågor i plasma (MHD vågor och Langmuir vågor), energi hos vågor, absorption, spontan och stimulerad emission, Larmorformeln, Einsteinkoefficienter, Landaudämpning, cyclotrondämpning, Lienard-Wierchert potentialer.

Behörighet

Introduktionskurs i elektromagnetisk teori innehållande vektoranalys.

Rekommenderade förkunskaper

Kurser omfattande matematiska metoder i fysik och funktioner av komplexa variabler rekommenderas.

Litteratur

Electromagnetic processes in dispersive media, D. B. Melrose and R. C. McPhedran, Cambridge University Press 1991.

Examination

  • TENA - Tentamen, 4,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
  • ÖVNA - Övningar, 2,0, betygsskala: P, F

Krav för slutbetyg

Godkänt resultat på hemuppgifter och en skriftlig tentamen. Resultaten av dessa viktas till ett slutligt betyg.

Ges av

EECS/Energi och elektroteknik

Kontaktperson

Thomas Jonsson

Examinator

Thomas Jonsson <johnso@kth.se>

Övrig information

Ersätter 2A1145

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2019.
Examinationsinformation gäller från och med VT2019.