Physik II (Elektromagnetismus, Wellen, Optik)
Mathematische Methoden

Sommersemester 2002

H.-J. Pirner
Universität Heidelberg


Manuskript der Vorlesung
Wie kann ich meine Fähigkeiten zu studieren weiterentwickeln?
Skript "Mathematische und physikalische Ergänzungen zur Physik I und II" von M.G. Schmidt

Was Sie in der Vorlesungen lernen können:


Vorlesung 1.

Mathematica Notebook file Dipol.nb

Vorlesung 2.
  • Skalare Felder und Vektorfelder
  • Gradient eines Skalaren Feldes = Vektorfeld,
    Gradient = Gradient 1, Gradient 2, Gradient 3
  • Umkehrung der Differentiation
  • Divergenz
  • Rotation
  • Ausdrücke mit zwei Ableitungen
Mathematica Notebook file Plotvectorfield.nb




Vorlesung 3.
  • Gauss Satz
  • Berechnung vom Flächenelement
  • Kugel- und Zylinderoberfläche
  • Hydrodynamik mit Quellen
  • Gauss Satz und Punktladung
  • Symmetrie des skalaren Feldes und Ladungsdichte
  • Symmetrie des vektoriellen elektrischen Feldes

Vorlesung 4.
  • Greensche Satz
  • Divergenztheorem in der Ebene
  • Stokeschen Satz
  • Diskussion von Vektorfeldern
  • Maxwell Gleichungen

Vorlesung 5.
  • Diskussion von Vektorfeldern
  • Maxwell Gleichungen
  • Ausdruecke mit zwei Ableitungen
  • Bedeutung der Rotation an Hand der Winkelgeschwindigkeit
  • Berechnung des Magnetfeldes eines Drahtes (Stokes)

Vorlesung 6. Mathematica Notebook file Curl.nb





Vorlesung 7.
  • Differentiation eines Vektorfeldes
  • Gradient in krummen Koordinaten
  • Divergenz
  • Rotation

Vorlesung 8.
  • Laplace Operator
  • Welt mit extra Dimensionen: Coulomb Gesetz? Gravitationspotential?
  • Periodische Funktionen
  • Fourier Transformation


Mathematica Notebook file Fourier.nb

Vorlesung 9.
  • Fourier Koeffizienten
  • Anwendung Rechteckfunktion
  • Anwendung
  • Gerade und ungerade Funktionen in x
  • Dirichletscher Satz
  • Komplexe Form der Fourier Reihe
  • Hochpassfilter

Vorlesung 10.
  • Fouriertransformation im Intervall [-l,+l]
  • Anwendung der Fourierreihe auf die Analyse einer Druckwelle
  • Welche Töne hören wir?
  • Parsevalsches Theorem
  • Lösung von gewöhnlichen DGL mit Fourierdarstellung

Vorlesung 11.
  • Verallgemeinerung der Fourierreihe auf das Intervall
  • Die Diracsche Delta "Funktion"
  • Typen von partiellen Differentialgleichungen
  • Lösung der Laplace Gleichung mit Randbedingungen
  • Separationsansatz Basislösungen
  • Kombination von Basislösungen um die Randbedingungen zu erfüllen
Mathematica Notebook file DiracDelta.nb



Vorlesung 12. Mathematica Notebook file Partial.nb