Elektrodinamika

Előszó

Az elektromos és mágneses jelenségek legegyszerűbb kvantitatív tulajdonságainak kísérleti tanulmányozása a XVIII. század végétől a XIX. század közepéig tartott. A Coulomb-törvény,a Biot-Savart törvény felismerése, majd Ampére vizsgálatai után a legdöntőbb lépést Faraday tette. Az elektromágneses indukcióval, az anyagok dielektromos tulajdonságaival és más jelenségekkel kapcsolatos nagy jelentőségű kísérletei nyomán eljutott az erőtér vagy más néven a mező fogalmához. Ez volt az az alapvetően új elgondolás, amelyre támaszkodva Faraday kísérleti munkájának betetőzője és továbbfejlesztője, James Clark Maxwell az elektrodimanika törvényeit matematikai formába önötte. Faraday és Maxwell a térelmélet megalkotói úgy gondolták, hogy az elektromágneses mező valamilyen rugalmas kontinuum, az éter feszültségi állapotának fogható fel. A későbbiekben kiderült, hogy ez a fölfogás az eredeti formájában nem helytálló, az elektromágneses mező maga is az anyag energiával, impulzussal és impulzusmomentummal rendelkező formája, terjedéséhez nincs szükség külön közvetítő közegre. Ez természetesen nem csökkenti Maxwell érdemeti az elektrodinamikát jogosan nevezzük Maxwell-elméletnek. Az általa fölírt egyenletek alapján Maxwell fölismerte, hogy létezniük kell elektromágneses hullámoknak, rámutatott az évszázados kérdés megoldására, hogy a fény is az elektromágneses mező rezgéseinek terjedése, és megjósolta, hogy időben változó elektromos árammal, kisüléssel is létre lehet hozni elektromágneses hullámokat, amelyek csupán frekvenciájukban különböznek a fénytől. A Maxwell halála után H. Hertz által végrehajtott kísérletek ragyogóan igazolták Maxwell elméletének helyességét.
A Maxwell által eredetileg megalkotott elmélet fenomenológiai jellegű. Bizonyos korlátozásokkal eredeti alakjában is alkalmas az atomos anyagban pl. dielektrikumokban lejátszódó jelenségek értelmezésére. A múlt század végén H. A. Lorentz mutatta meg, hogy a fenomenológiai Maxwell-egyenletek az úgynevezett vákuumbeli Maxwell-egyenletekből és az anyag mikroszkopikus szerkezetére vonatkozó föltételezésekből levezethetők. Ezért ma már a vákuumbeli Maxwell-egyenleteket tekintjük alapvetőnek, amelyeket Maxwell-Lorentz-egyenleteknek is szokás nevezni. Vissza