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電磁気学３

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令和２年度以降入学者 電磁気学３
令和元年度以前入学者 電磁気学３
教員名 原田了
単位数    2 学年 3･4 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 前期 履修区分 選択
授業形態 対面授業
授業の形態 対面型授業を基本とするが、授業に参加できない学生のためにBlackboradによるオンデマンド型の遠隔授業も可能とする。
Blackboard ID 20231456
授業概要 マクスウェル方程式に基づき、真空中及び物質中の電磁波の伝播、そして電磁波の放射に関して講義する。
授業のねらい・到達目標 (1) 授業のねらい：マクスウェル方程式に関連する数学的操作を身に着け、それが電磁波の種々の性質をどう表現するかを理解する。
(2) 到達目標：電磁気学2までで学習した事項がどのようにマクスウェル方程式にまとめられるかを説明できるようになる。また、マクスウェル方程式に関する数学的操作を身に着け、それらを用いて電磁波の伝播と放射に関連する重要な概念を説明できるようにし、関連する問題を解けるようになる。

物事を既存の知識にとらわれることなく、科学的根拠に基づいて論理的・批判的に考察し、説明することができる。(A-3-3)
この科目は文理学部（学士（理学））のDP3及びCP3に対応しています。
授業の形式 講義
授業の方法 指定の教科書の流れに沿って授業を進める。ただし、教科書の購入は必須ではなく、代替となる教科書やweb解説などを参考にしてもよい。また、理解度の確認のため授業計画に従って適宜小レポート問題を課し、翌週以降に解説を行う。対面授業に参加できない学生は、授業終了後にBlackboardに配信する動画を視聴して小レポート問題を解く。本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とする。
授業計画
1 マクスウェル方程式の復習とゲージ変換について (A-3-3)
【事前学習】電磁気学1, 2を復習し、教科書第2章§3などを読んで電磁ポテンシャルについて疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】電磁ポテンシャルの性質について復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 物質中の電磁場の復習と現象論的マクスウェル方程式について (A-3-3)
【事前学習】電磁気学2を復習し、教科書第3章§1, 2などを読んで媒質の影響について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】媒質の効果がどのように現象論的マクスウェル方程式に取り込まれるかを復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 真空中の電磁波の伝播について (A-3-3)
【事前学習】電磁気学2を復習し、教科書第8章§1, 2 (1)などを読んで電磁波の数学的表現について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】真空中の電磁波が電場、磁場、波数ベクトルを用いてどう表されるかを復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 電磁波の偏光について (A-3-3)
【事前学習】教科書第8章§2 (1)などを読んで偏光について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】直線偏光と円偏光の数学的表現と物理的意味を復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 誘電体中の電磁波の伝播について (A-3-3)
【事前学習】教科書第8章§3などを読んで分散性媒質のマクロな性質について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】分散性媒質中での電磁波の伝播について復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 分散関係のミクロな記述について (A-3-3)
【事前学習】教科書第8章§3の例題1, 2などを読んで分散性媒質のミクロな性質について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】媒質のミクロな性質がどのように分散関係を決めるかの例を復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
7 電磁波の反射と屈折について (A-3-3)
【事前学習】教科書第8章§4などを読んで電磁場の反射と屈折について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】電磁波の反射と屈折がマクスウェル方程式からどのように導かれるかを復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 導体中の電磁波について (A-3-3)
【事前学習】教科書第8章§5などを読んで導体中での電磁波の振る舞いについて疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】電磁波の表皮効果と反射がマクスウェル方程式からどのように導かれるかを復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 電磁波の放射過程について：基礎的な導出 (A-3-3)
【事前学習】教科書第9章§1の前半(式(1.17)まで)などを読んで、特に数学的な手法について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】遅延/先進ポテンシャルの導出について復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 電磁波の放射過程について：物理的解釈 (A-3-3)
【事前学習】教科書第9章§1の後半などを読んでその物理的な意味について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】遅延/先進ポテンシャルの物理的な意味を復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 電磁波放射と多重極展開について (A-3-3)
【事前学習】教科書第9章§2 (1), (2)の式(2.17)までと関連する箇所などを読んで多重極展開について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】多重極展開の数学的表現と物理的意味を復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 電気双極子放射について (A-3-3)
【事前学習】教科書第9章§2 (2)の式(2.17)以降などを読んで電気双極子放射について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】電気双極子放射の物理的描像について復習し、小レポート問題を解く。 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 電磁気学と特殊相対論について (A-3-3)
【事前学習】教科書第10章などを読んで電磁場と座標変換について疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】電磁気学における座標変換について復習する。 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 電磁波の伝播と放射についてのまとめ (A-3-3)
【事前学習】これまでの授業内容を復習し、疑問点や不明な点をまとめておく。 （2時間）
【事後学習】授業内容の疑問点や不明な点を整理し、理解を深めておく。 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 学習内容の整理と授業内試験と講評 (A-3-3)
【事前学習】これまでの授業内容を復習し、小レポートなどの問題を見直しておく。 （2時間）
【事後学習】試験でわからなかった箇所を復習しておく。 （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 砂川重信 『理論電磁気学』 紀伊国屋書店 1999年 第3版
購入は必須とはしない。
参考書 長岡洋介 『電磁気学I （物理入門コース）』 岩波書店 1982年 第1版
長岡洋介 『電磁気学II （物理入門コース）』 岩波書店 1983年 第1版
電磁気学1, 2で教科書としていたものであり、購入は必須とはしない。
成績評価の方法及び基準 レポート:事後学習として指示している小レポート問題の結果から評価する。(50%)、授業内テスト:第15回授業内で行う期末試験の結果から評価する。(50%)
対面授業に出席できない学生も、小レポート問題に関してはBlackboradに掲載する同内容の小レポート問題を解き、適宜提示する締め切りまでに提出すること。
また、第15回授業内試験に出席できない学生には別途レポートを課して代替とするため、事前に申し出ること。
オフィスアワー 直接の質問等があれば、授業終了後その場で質問すること。必要な場合は当日中の17時まではラーニングコモンズで質問対応を行う。
授業日以外の質問等はメールで受け付け、必要に応じてzoom等でも対応する。メールアドレスは akira.harada☆riken.jp (☆は@に置き換えること)

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