12.7. Уравнения Максвелла (ум)

УМ – система фундаментальных уравнений, описывающих все элементарные электромагнитные процессы, например: 1) эволюцию ЭМП; 2) связь движения отдельных заряженных частиц с создаваемым ими электромагнитным полем; 3) зная начальные значения характеристик поля внутри некоторой области пространства и граничные условия на ее поверхности, определить и в лю­бой последующий момент времени. Рассмотрим УМ –в интегральной форме имеет вид:

Первое УМ означает, что источниками магнитного поля являются электрические токи и переменные электрические поля. Из него следуют, например, закон Био-Савара-Лапласа о магнитной индукции элемента тока и закон Ампера о возбуждении магнитного поля электрическим током.

Второе УМ означает, что источниками магнитного поля являются электрические токи и переменные электрические поля. Из него следует, например, закон электромагнитной индукции Фарадея.

Третье УМ означает, что магнитных зарядов, подобных электрическим, нет.

Четвертое УМ означает, что источником электрического поля являются электрические заряды. Из него следует, например, закон Кулона.

12.8. Динамика зарядов

Векторы и опреде­ляют силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся со скоростью в электромагнитном поле – силу Лоренца: . Для заданных внешних полей формула Лоренца позволяет полностью описать движение любой системы зарядов. При учёте взаимодействия зарядов посредством создаваемого ими поля, которое имеет конечную скорость распространения и обладает собственной динамикой задача описания движения значительно усложняется. Например, взаимодействие любых двух произвольно движущихся зарядов не подчиняется третьему закону Ньютона, а система заряженных тел подчиняется законам сохранения энергии, импульса и момента импульса только при учёте этих характеристик ЭМП.

12.9. Оптика

Оптика – раздел физики, в котором изучаются свет, его распространение и яв­ления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. Свет – поперечные электромагнитные волны определенных частот. Это подтверждено огромным числом исследований дифракции, интерференции, поляризации и распространения света в разных средах. Совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света, изучается в волновой оптике, опирающейся на уравнения Максвелла. Совокупность явлений, в которых проявляется квантовая природа света, изучается в квантовой оптике, опирающейся на уравнения квантовой теории поля и квантовой механики.

Тема 13. Элементарные частицы

13.1. Элементарные частицы и их общие характеристики

Элементарные частицы – микроскопические частицы, не являющие­ся атомами и атомными ядрами. Их масса меньше 10^-25 кг, размер меньше или равен 10^-15 м. Общие характеристики элементарных частиц – масса, время жизни, спин и электрический заряд.

13.2. Две группы элементарных частиц

Элементарные частицы можно разделить на две группы. Первая группа (лептоны, кварки, адроны) – частицы, из которых построенное вещество, они имеют полуцелый спин, ненулевую массу покоя, их скорость не может превышать скорость света. Вторая группа (фотоны, гравитоны, глюоны, W⁺-, W^-- и Z⁰-бозоны) – частицы, переносящие взаимодействие, они имеют целый спин, большей частью нулевую массу покоя и в вакууме двигаются со скоростью света.