Φυσική ΙI (Ηλεκτρομαγνητισμός & Οπτική)

Το παρόν μάθημα απευθύνεται σε προπτυχιακούς φοιτητές του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και σαν στόχο έχει την επαφή των φοιτητών με τις βασικές έννοιες και τους νόμους που διέπουν τα φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού και μαγνητισμού,τις αναλογίες και τις διαφορές που παρουσιάζουν καθώς και και τα κλασσικά πειράματα που τους ανέδειξαν, τις βασικές έννοιες και τους νόμους που διέπουν τα φαινόμενα του δυναμικού ηλεκτρισμού και τα κλασσικά πειράματα που τους ανέδειξαν. Όπως επίσης με τις βασικές έννοιες και τους νόμους που διέπουν τα φαινόμενα του ηλεκτρομαγνητισμού και τα κλασσικά πειράματα που τους ανέδειξαν και τις πρακτικές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή και την βιομηχανία των ηλεκτροστατικών, μαγνητοστατικών και ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων. Κατα την διαρκεια του μαθήματος ο φοιτητής καλείται να αναπτύξει και να εδραιώσει την ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών εννοιών, και νόμων που σχετίζονται με τα φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού και μαγνητισμού, του ηλεκτρομαγνητισμού και της οπτικής. Να μπορεί να ερμηνεύει τα αίτια φαινομένων της καθημερινής ζωής που σχετίζονται με τον στατικό ηλεκτρισμό και μαγνητισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό αλλά και να μπορεί να βρίσκει την επίλυση σύνθετων προβλημάτων, είτε καθαρά θεωρητικών είτε αναδυόμενων από την καθημερινή εμπειρία.

Στόχοι Μαθήματος

Εξοικείωση των σπουδαστών με τις γενικές αρχές του μαθήματος, όπως: Ηλεκτρικό πεδίο, Ηλεκτροστατικά πεδία στο κενό (Ν. Coulomb, Ν. Gauss, Δυναμικό), Ηλεκτροστατικά πεδία στην Υλη (παρουσία αγωγών, παρουσία μονωτών, Ηλεκτρικά Δίπολα), Ηλεκτρικο δυναμικό. Εξισώσεις του Maxwell και Η/Μ κύματα. Γεωμετρική Οπτική: ανάκλαση, διάθλαση, κάτοπτρα, πρίσματα, φακοί, οπτικά όργανα (μάτι, φωτογραφική μηχανή, τηλεσκόπια, διακριτική ικανότητα οπτικών οργάνων). Κυματική Οπτική: διασκεδασμός, διάθλαση, ανάκλαση.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Βασικές γνώσεις Διανυσματικού Λογισμού, Συναρτήσεων δυο και τριών μεταβλητών, βασικές αρχές Ηλεκρομαγνητισμού και Οπτικής.

Περιεχόμενα

Ηλεκτρικό πεδίο, Ηλεκτροστατικά πεδία στο κενό (Ν. Coulomb, Ν. Gauss, Δυναμικό), Ηλεκτροστατικά πεδία στην Υλη (παρουσία αγωγών, παρουσία μονωτών, Ηλεκτρικά Δίπολα), μαγνητικό πεδίο, Μαγνητοστατικά πεδία (N. Biot-Savart, N. Ampere), Μαγνητικά Δίπολα, Χρονομεταβαλόμενο Η/Μ πεδίο, αλληλεπίδραση ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου. Εξισώσεις του Maxwell και Η/Μ κύματα. Γεωμετρική Οπτική: ανάκλαση, διάθλαση, κάτοπτρα, πρίσματα, φακοί, οπτικά όργανα (μάτι, φωτογραφική μηχανή, τηλεσκόπια, διακριτική ικανότητα οπτικών οργάνων). Πηγές φωτός και ανιχνευτές οπτικής ακτινοβολίας (ραδιομετρία και φωτομετρία, μέλαν σώμα, φωτοδίοδοι εκπομπής, ανιχνευτές). Κυματική Οπτική: διασκεδασμός, διάθλαση, ανάκλαση, πόλωση, υπέρθεση, συμβολή, περίθλαση, συμφωνία κυμάτων. Συμβολομετρία, συμβολομετρικές τεχνικές.