Advanced Electrodynamic and Special Relativity

6 EC

Semester 2, periode 4

5092AESR6Y

Eigenaar Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree)
Coördinator prof. dr. H.G. Raven
Onderdeel van Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree), jaar 3Dubbele bachelor Wis- en Natuurkunde, jaar 3

Studiewijzer 2016/2017

Globale inhoud

Classical Electrodynamics does not only form the basis of many branches of physics, but is also the foundation for a large part of modern technology. Many topics and methods - classical mechanics, vector calculus, electricity and magnetism, and special relativity - will all come together in an elegant way. Relativistic electrodynamics provides an indispensable framework for many disciplines within physics.

Topics included are:

  • Classical theory of electromagnetic waves
  • Electromagnetic potentials and field, gauge invariance
  • Fields of moving and accelerated electric charges
  • Electromagnetic radiation, and antennas
  • Relation between Electromagnetism and Special Relativity
  • Transformation of Electromagnetic fields under Lorentz transformations
  • Covariant formulation of Electromagnetism

The course `Advanced Electrodynamics and Special Relativity' is a continuation of the second year course `Electrodynamics and Special Relativity'. As is the case for the second year, the course follows `Introduction to Electrodynamics' by D.J. Griffiths, fourth (or third) edition (ISBN 0-13-919960-8). After a short introduction and recap of the second year course, we will start at chapter 8.

Studiemateriaal

Literatuur

  • Compulsory textbook: D.J. Griffiths, 'Introduction to Electrodynamics’, Pearson Education, 4th edition, 2013, chapters 8-12. ISBN :8-0-321-84781-2 or ISBN :8-1-292-02142-3.

  • Recommended: J.D.Jackson, 'Classical Electrodynamics', John Wiley & Sons, 2nd edition, ISBN 0-471-43132-X.
  • Recommended: Feynman, Leighton and Sands, 'The Feynman Lectures on Physics', http://www.feynmanlectures.caltech.edu, Volume 2, chapters 15, 18, 20, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 29, 31.

Leerdoelen

  • The student will be able to discuss the many diverse aspect of the classical theory of electromagnetism.
  • The student acquires the skil to apply Maxwell’s equations in various circumstances, and solve them.
  • The student can describe correctly the classical theory of electromagnetic waves and radiation.
  • The student can explain the relation between electromagnetism and special relativity.
  • The student can apply the covariant formalism to electromagnetism, and transform electromagnetic fields under Lorentz transformations

Onderwijsvormen

  • Hoorcollege
  • Werkcollege

Verdeling leeractiviteiten

Activiteit

Aantal uur

Hoorcollege

28

Tentamen

3

Werkcollege

28

Zelfstudie

109

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

  • Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
  • Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het examenonderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
  • Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een examenonderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
  • Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het examenonderdeel of een gedeelte daarvan.
  • Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht.

Aanvullende eisen voor dit vak:

Toetsing

Onderdeel en weging Details

Eindcijfer

100%

Tentamen

The nal grade for the course will solely be based on the exam.The questions of the exam will pertain to the sections of Griffiths outlined in the schedule below, and the sections to which those sections refer.

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Opdrachten

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

  •    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
  •    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
  •    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene ‘Fraude- en plagiaatregeling’ van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam.www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Week Wednesday Friday
1  Introduction, Index Notation
appendix A Curl, Divergence, Laplacian (*)
appendix B Helmholtz' theorem (*)
7 Maxwell's equations (*)
 Energy and Momentum
8.1 Local Charge and Energy Conservation
8.2 Momentum
2  Wave solutions (*)
9.1 Waves in One Dimension
9.2 ElectromagneticWaves in Vacuum, esp. 9.2.3, Energy and Momentum
in EM Waves
9.3.1 Electromagnetic Waves in Matter { Propagation in Linear Media
9.4 Absorption and Dispersion
Waves continued
9.4 Absorption and Dispersion
9.5 Guided Waves
3  Potentials and Fields
10.1 The Potential Formulation
10.2 Continuous Distributions { Retarded Potentials
 Retarded Potential and Fields of a Moving Point Charge
10.3 Point Charges
4  Radiation
11.1.1 What is Radiation
11.1.4 Radiation from an arbitrary source
11.2.1 Point Charges
 Dipole Radiation / Point Charges
11.1.2 Electric Dipole Radiation
11.1.3 Magnetic Dipole Radiation
11.2.2 Radiation Reaction
11.2.3 The Mechanism Responsible for the Radiation Reaction
5  Special Relativity (*)
12.1: The Special Theory of Relativity
12.2: Relativistic Mechanics
 Relativistic Electrodynamics (*)
12.3 Relativistic Electrodynamics
6  Relativistic Electrodynamics
12.3 Relativistic Electrodynamics
 Relativistic Electrodynamics
12.3 Relativistic Electrodynamics
7  Review  Question time
8    Tentamen

Items indicated with a (*) have (some) overlap with the second year course.

Exercise Sessions
There are two exercise sessions each week, on wednesday and friday. They will be suprevised by Jacco de Vries (jdevries@nikhef.nl), Katya Govorkova (egovorko@nikhef.nl), Kees Ligtenberg (cligtenb@nikhef.nl) and Pavel Maly (p.maly@vu.nl). The exercises will mainly be taken from Griffiths, and will be representative of the exam questions.

Contactinformatie

Coördinator

  • prof. dr. H.G. Raven