принципы, метод
Лагранжа,
метод Гамильтона. В макроскопической электродинамике
вводятся феноменологические коэффициенты (диэлектрическая и магнитная
проницаемости
ε и
μ коэффициент электропроводности
σ
),
которые должны
определяться из опытных данных. Однако после открытия электрона стало ясно, что
электроны и компенсирующие их положительные заряды как-то определяют
структуру вещества, являющегося в целом электрически нейтральным.
Поэтому
феноменологические коэффициенты, описывающие электромагнитные свойства
среды, должны каким-то образом быть связанными с ее структурой. Впервые вопрос о
вычислении феноменологических коэффициентов на основе модельных представле-
ний о строении вещества поставил Лоренц. Созданная им классическая электронная
теория вещества, построенная на основе пяти предположений, объясняла целый ряд
электрических и
магнитных явлений, в частности, явления дисперсии и поглощения
электромагнитных волн.
Предположения:
1. Вещество состоит их положительных и отрицательных электронов2.
Электроны находятся в эфире, состояние которого определяется электромагнитным
полем. Это поле описывается уравнениями Максвелла в вакууме - уравнениями
Максвелла-Лоренца.
3. Заряд электрона распределен в очень малом объеме с некоторой плотностью
р.
4. Движение электронов происходит под действием силы со стороны
электромагнитного поля. Объемная плотность этой силы (силы Лоренца) определяется
формулой: 7 =
Р
(
Е
+[уВ]/с).
5. Макроскопическое электромагнитное поле представляет собой усредненное
по времени и пространству микроскопическое поле.
В электродинамике сплошных сред для
замыкания системы уравнений
Максвелла необходимы так называемые
материальные уравнения. Это соотношения,
связывающие вектор индукции (или вектор плотности тока) с вектором
напряженности электрического поля. Для этого были введены специальные
преобразования, так называемые тензоры –
тензор комплексной диэлектрической
проницаемости, описывающий эффекты
пространственно
-
временной дисперсии и
другие. Конкретный вид тензоров зависит от электромагнитных свойств материальных
сред, описание которых осуществляется в рамках выбранной модели. С
помощью
таких тензоров, являющихся составной частью
дисперсионного уравнения,
рассматриваются собственные волны (моды, ветви) в различных средах, в частности, в
плазме, а также начальная стадия развития неустойчивостей. В нелинейной
электродинамике вводят
нелинейные (многоиндексные)
тензоры диэлектрической
проницаемости.
Современная макроскопическая электродинамика получила обоснование
фактически с использованием общих идей Лоренца, но
базовые представления,
конечно, иные, чем у Лоренца. Это, прежде всего, отказ от понятия эфира и уточнение
описания микрочастиц, составляющих среду. При этом описание микроскопического
электромагнитного поля основывается на уравнениях Максвелла-Лоренца.
В конце XIX в. - начале XX в. остро встал вопрос об описании
электромагнитных процессов
в движущихся средах. Возникшие при этом
существенные трудности и противоречия привели к созданию Эйнштейном теории
относительности (1905). При этом потребовалось также изменить материальные
уравнения. Подробнее об истории создании теории относительности говорится в главе
«История оптики».
С созданием теории относительности потребовался
пересмотр основных
уравнений физики. Оказалось, что уравнения Максвелла как в вакууме, так и в
материальных средах непосредственно можно записать в явно ковариантной форме.
Для этого необходимо ввести 4-вектор плотности тока и тензор электромагнитного
поля, компоненты которого определяют компоненты векторов напряженностей поля.
Наряду с этим важным является введение 4-вектора-потенциала электромагнитного
поля, который описывается волновым уравнением при определенных условиях
калибровки.
Из электродинамики Максвелла выросли в самостоятельные области физики и
прикладной физики такие разделы как квантовая электродинамика и квантовая теория
поля,
физическая электроника, плазменная электроника, электродинамика плазмы,
магнитная гидродинамика, радиофизика, статистическая радиофизика, радиотехника,
электротехника и т.п. С появлением мощных источников электромагнитного
излучения – лазеров различных
диапазонов начала развиваться нелинейная теория
электромагнитных явлений и теория взаимодействия мощного электромагнитного
излучения с веществом. Большая часть электродинамики связана с оптическими
явлениями и процессами. История оптики рассматривается в следующей главе.
Do'stlaringiz bilan baham: 
