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**はじめに [#l2faed2a]
ここでは、京都大学の理学部の３年生対象におこなっている授業「電磁気学４」の資料を掲載しています。前の週の金曜日までに次の週のノートを掲示します。必ず予習してきてください。
ここでは、京都大学の理学部の３年生対象におこなっている授業「電磁気学C」の資料を掲載しています。基本的には最近出版した下記の教科書からの内容を講義しますが、
適宜逸脱した内容も話します。その場合はこのページの「補足コーナー」に内容を掲載します。
***電磁気学4 2009講義ノート [#l95dcf38]
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***教科書 [#h592ba2c]
大野木哲也、田中耕一郎『基幹講座 物理学 電磁気学 II』(東京図書) ISBN:448902245
***田中の独り言 [#v97a0527]
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アマゾンではここ：
http://amzn.asia/d/hqzluEb
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***補足コーナー [#t5f48c75]
現在はありません：
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***[[田中の独り言]] [#v97a0527]
講義に関係ない内容はここにあります。
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***過去の「電磁気学４」の講義資料は下記のサイトで見ることができます。 [#fa4e5c13]
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２００６年ー２０１３年に行なっていた資料です。
[http://www.geocities.jp/kochan1118/ED4.html]
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[[電磁気学4 2009講義ノート]]
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[[電磁気学4 2010講義ノート]]
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[[電磁気学4 2011講義ノート]]
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[[電磁気学4 2012講義ノート]]
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[[電磁気学4 2013講義ノート]]
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**講義の概要： [#vb19a911]
この講義では、基本的な電磁気学の学習が終わっている学生諸君を対象に、Maxwell方程式を前提として、電磁波とその伝播、交流回路とインピーダンス、幾何光学、物質中の電磁気学、散乱と回折などを述べる。電磁気学理論演習４と密接に連携し、必要な数学的な課題や基本的な問題、発展的問題を解くことで「電磁気学」の理解が促進されるようにカリキュラムを組んだ。毎回の講義では前回の簡単な復習を行ったあとに、一つないしは二つのテーマについて的を絞って述べる。
**講義計画： [#fdcb700d]
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**講義の内容 [#if4d5b2b]
この講義では、基本的な電磁気学の学習が終わっている学生諸君を対象に、Maxwell方程式を前提として、物質中の電磁気学、電磁波とその伝播、散乱と回折などを述べる。必要な数学的な課題や基本的な問題、発展的問題を随時宿題でだす予定である。毎回の講義では前回の簡単な復習を行ったあとに、一つないしは二つのテーマについて的を絞って述べる。
電磁気学は見事な古典物理学の集大成である。よく知られているように、相対論も電磁気学の理論体系の緻密な検討から生み出された。したがって、力学のように相対論の荒波をうけて修正する必要はなかったのである。このような見事な体系を数式で表現したのがMaxwell方程式であり、物理学を志すものにとってはその理解が必須である。しかし、この方程式は奥が深く、いろいろな課題に適用してはじめてその味わいがわかってくる。そこで本講義では、具体的な課題を幾つかとりあげて、電磁気学を学ぶことを目指す。例えば、Maxwell方程式から導かれる動的な電磁場である電磁波の様々な特性は、電気回路、光学、物質との相互作用の理解に欠かせない。後半では、散乱現象をとりあげる予定である。~
~１．真空中のMaxwell方程式I
--内容：真空中のMaxwell方程式、ガウスの法則、アンペールの法則、ファラデーの法則、電荷の連続の式、波動方程式。Maxwell方程式のフーリエ表示。平面波解。
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***講義の予定 [#p37cf99d]
それぞれの項目に関して１－２回の授業
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１．イントロダクション ― 電磁気学の重要性 － ~
最初に電磁気と現代科学の関連について紹介する。 ~
~２．真空中のMaxwell方程式II
--内容：スカラーポテンシャルとベクトルポテンシャル、ローレンツゲージ、電磁場のエネルギー密度とエネルギー流、場の運動量と角運動量。
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２．真空中のMaxwell方程式 ~
ロレンツゲージとクーロンゲージ、縦場と横場 ~
~３．物質中のMaxwell方程式I
--内容：分極と磁化。物質中のMaxwell方程式、ミクロなMaxwell方程式と巨視的Maxwell方程式。
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３． ミクロな電気分極・磁気分極と粗視化 ~
粗視化による物質中のMaxweii方程式の導出 ~
誘電体のエネルギー ~
~４．物質中のMaxwell方程式II
--内容：物質中での平面電磁波、巨視的Maxwell方程式における物質場と応答関数、複素誘電関数とクラマース・クローニッヒ関係式、金属と表面インピーダンス。
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４．電磁場の作用積分と境界条件 ~
ラグラジアンを用いたMaxwell方程式の導出、Maxwellの境界条件、アクシオン場 ~
~５．物質中のMaxwell方程式III
--内容：光と物質との相互作用のモデル化、ローレンツ振動子モデル、デバイモデル、電磁波の分散。位相速度と群速度。
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５．電磁場のエネルギー、運動量 ~
~６．物質中の電磁波I
--内容：直線偏りと円偏り、ジョーンズベクトル、電磁場の境界条件。
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６．物質中のMaxwell方程式と応答関数 ~
~７．物質中の電磁波II
--内容：反射と屈折。スネルの法則、反射係数、透過係数、エネルギー流の連続性。ブリュースター角、薄膜の透過率。
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７．真空中の電磁波の解 ~
平面波、球面波、偏光状態、ビーム伝搬 ~
~８．物質中の電磁波III
--内容：全反射。エバネッセント波とグースヘンシェンシフト、光のトンネル効果。空洞共振器。導波管。光ファイバー。
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８. 平面境界での光の反射・屈折現象 ~
~９．幾何光学
--内容：アイコナール近似。フェルマーの原理。スネルの法則。レンズ系。
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＜応用編＞ ~
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光散乱の基礎 スカラー場による議論 もしくは 非線形な光学応答
~１０．交流回路
--内容：インピーダンス、キルヒホッフの法則、はしご回路とフィルター、等価回路と特性インピーダンス。
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***参考書 [#pad7c242]
~１１．光の散乱と回折I
--内容：回折のスカラー理論、キルヒホッフの積分公式、バビネの定理、フラウンホファー回折とフレネル回折。方形開口、円形開口による回折。
--John David Jackson『Classical Electrodynamics』(Wiley) ISBN:047130932X ~
電磁気学の基礎を詳細に説明した良書。問題も面白い。
~１２．光の散乱と回折II
--内容：振動する局所的な湧き出しからの電磁放射、電気双極子放射、誘電率のゆらぎによる散乱、青空、臨界タンパク光。
~１３．現代の電磁気学
--内容：非線形光学、メタマテリアル。
--太田浩一『電磁気学の基礎 I』(東京大学出版会) ISBN:4130626132 ~
電磁気学の構成が歴史的経緯をふまえて詳細に解説されている。
--太田浩一『電磁気学の基礎 II』(東京大学出版会) ISBN:4130626140 ~
電磁気学の構成が歴史的経緯をふまえて詳細に解説されている。
--ファインマン『ファインマン物理学〈3〉電磁気学』(岩波書店) ISBN:4000077139
ファインマンらしい独特の視点からの電磁気学の教科書。おすすめです。
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***対象回生： 3回生 [#v6c2dc08]
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***講義時間： 後期、火曜日、第1時限 [#jff31c93]
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***講義室：理学部6号館401号室 [#be95f942]
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***成績の評価法：小レポート２回と試験により評価する。 [#fa509ef5]
***成績の評価法：小レポート数回と試験により評価する。 [#fa509ef5]
