| Einführung und Überblick | 21 |
| 1.1 Die Maxwell’schen Gleichungen im Vakuum | Felder und Quellen | 23 |
| 1.2 Das Gesetz vom reziproken quadratischen Abstand oder die Masse des Photons | 26 |
| 1.3 Lineare Superposition | 31 |
| 1.4 Die Maxwell’schen Gleichungen in makroskopischer Materie | 35 |
| 1.5 Grenzbedingungen an der Trennfläche verschiedener Medien | 40 |
| 1.6 Anmerkungen zu Idealisierungen in der Theorie des Elektromagnetismus | 42 |
| Literaturhinweise | 46 |
| 1 Einführung in die Elektrostatik | 49 |
| 1.1 Das Coulomb’sche Gesetz | 49 |
| 1.2 Das elektrische Feld | 50 |
| 1.3 Das Gauß’sche Gesetz | 53 |
| 1.4 Differentielle Form des Gauß’schen Gesetzes | 55 |
| 1.5 Die Wirbelfreiheit des elektrostatistischen Feldes und das skalare Potentia | 56 |
| 1.6 Flächenhaft verteilte Ladungen und Dipole, Unstetigkeiten des elektrischen Feldes und seines Potentials | 58 |
| 1.7 Die Poisson’sche und Laplace’sche Gleichung | 61 |
| 1.8 Der Green’sche Satz | 63 |
| 1.9 Eindeutigkeit der Lösung mit Dirichlet’scher oder Neumann’scher Randbedingung | 65 |
| 1.10 Formale Lösung des elektrostatischen Randwertproblems mithilfe der Green’schen Funktion | 66 |
| 1.11 Elektrostatische potentielle Energie und Energiedichte | Kapazität | 69 |
| 1.12 Näherungslösung der Laplace’schen und Poisson’schen Gleichung mithilfe von Variationsverfahren | 73 |
| 1.13 Relaxationsmethode zur Lösung zweidimensionaler Probleme der Elektrostatik | 77 |
| Literaturhinweise | 80 |
| Übungen | 81 |
| 2 Randwertprobleme in der Elektrostatik: I | 89 |
| 2.1 Methode der Spiegelladungen | 89 |
| 2.2 Punktladung gegenüber einer geerdeten, leitenden Kugel | 90 |
| 2.3 Punktladung gegenüber einer geladenen, isolierten, leitenden Kugel | 93 |
| 2.4 Punktladung gegenüber einer leitenden Kugel auf konstantem Potential | 95 |
| 2.5 Leitende Kugel im homogenen elektrischen Feld nach der Methode der Spiegelladungen | 96 |
| 2.6 Green’sche Funktion der Kugel, allgemeine Lösung für das Potential | 97 |
| 2.7 Leitende Kugelschale mit verschiedenen Potentialen auf ihren beiden Hälften | 99 |
| 2.8 Entwicklung nach orthogonalen Funktionen | 101 |
| 2.9 Trennung der Variablen, Laplace’sche Gleichung in kartesischen Koordinaten | 104 |
| 2.10 Ein zweidimensionales Potentialproblem, Summation einer Fourier-Reih | 107 |
| 2.11 Felder und Ladungsdichten in Umgebung von Ecken und Kanten | 111 |
| 2.12 Einführung in die Methode finiter Elemente in der Elektrostatik | 114 |
| Literaturhinweise | 121 |
| Übungen | 122 |
| 3 Randwertprobleme in der Elektrostatik: II | 133 |
| 3.1 Laplace’sche Gleichung in Kugelkoordinaten | 133 |
| 3.2 Legendre’sche Differentialgleichung und Legendre-Polynome | 134 |
| 3.3 Randwertprobleme mit azimutaler Symmetrie | 139 |
| 3.4 Verhalten der Felder in einer kegelförmigen Vertiefung oder in der Nähe einer Spitze | 142 |
| 3.5 Zugeordnete Legendre-Funktionen und Kugelflächenfunktionen Ylm (., F) | 146 |
| 3.6 Additionstheorem der Kugelflächenfunktionen | 149 |
| 3.7 Laplace’sche Gleichung in Zylinderkoordinaten, Bessel-Funktionen | 151 |
| 3.8 Randwertprobleme in Zylinderkoordinaten | 157 |
| 3.9 Entwicklung Green’scher Funktionen in Kugelkoordinaten | 160 |
| 3.10 Lösung von Potentialproblemen unter Verwendung der sphärischen Entwicklung der Green’schen Funktion | 163 |
| 3.11 Entwicklung Green’scher Funktionen in Zylinderkoordinaten | 166 |
| 3.12 Entwicklung Green’scher Funktionen nach Eigenfunktionen | 168 |
| 3.13 Gemischte Randbedingungen, leitende Ebene mit kreisförmiger Öffnung | 171 |
| Literaturhinweise | 177 |
| Übungen | 178 |
| 4 Multipole, Elektrostatik makroskopischer Medien, Dielektrika | 189 |
| 4.1 Multipolentwicklung | 189 |
| 4.2 Multipolentwicklung der Energie einer Ladungsverteilung im äußeren Feld | 194 |
| 4.3 Elementare Behandlung der Elektrostatik in dichten Medien | 196 |
| 4.4 Randwertprobleme bei Anwesenheit von Dielektrika | 200 |
| 4.5 Molekulare Polarisierbarkeit und elektrische Suszeptibilität | 205 |
| 4.6 Modelle für die molekulare Polarisierbarkeit | 208 |
| 4.7 Elektrostatische Energie in dielektrischen Medien | 212 |
| Literaturhinweise | 216 |
| Übungen | 217 |
| 5 Magnetostatik, Faraday’sches Induktionsgesetz, quasistationäre Felder | 223 |
| 5.1 Einführung und Definitionen | 223 |
| 5.2 Das Biot-Savart’sche Gesetz | 224 |
| 5.3 Die Differentialgleichungen der Magnetostatik und das Ampère’sche Durchflutungsgesetz | 228 |
| 5.4 Vektorpotential | 230 |
| 5.5 Vektorpotential und magnetische Induktion einer kreisförmigen Stromschleife | 231 |
| 5.6 Magnetische Felder einer lokalisierten Stromverteilung, magnetisches Moment | 235 |
| 5.7 Kraft und Drehmoment auf eine lokalisierte Stromverteilung im äußeren Magnetfeld, Energie dieser Stromverteilung | 239 |
| 5.8 Makroskopische Gleichungen, Grenzbedingungen für B und H | 243 |
| 5.9 Lösungsmethoden für Randwertprobleme der Magnetostatik | 247 |
| 5.10 Homogen magnetisierte Kugel | 251 |
| 5.11 Magnetisierte Kugel im äußeren Feld, Permanentmagnete | 253 |
| 5.12 Magnetische Abschirmung, Kugelschale aus hochpermeablem Material im äußeren Feld | 255 |
| 5.13 Wirkung einer kreisförmigen Öffnung in ideal leitender Ebene, die auf der einen Seite ein asymptotisch tangentiales, homogenes Magnetfeld begrenzt | 257 |
| 5.14 Numerische Methoden zur Berechnung zweidimensionaler Magnetfelder | 260 |
| 5.15 Das Faraday’sche Induktionsgesetz | 263 |
| 5.16 Energie des magnetischen Feldes | 267 |
| 5.17 Energie des magnetischen Feldes und Induktivitätskoeffizienten | 270 |
| 5.18 Quasistationäre Magnetfelder in Leitern | magnetische Diffusion | 274 |
| Literaturhinweise | 280 |
| Übungen | 282 |
| 6 Maxwell’sche Gleichungen, makroskopischer Elektromagnetismus, Erhaltungssätze | 295 |
| 6.1 Maxwell’scher Verschiebungsstrom, Maxwell’sche Gleichungen | 295 |
| 6.2 Vektorpotential und skalares Potential | 297 |
| 6.3 Eichtransformationen, Lorenz-Eichung, Coulomb-Eichung | 299 |
| 6.4 Green’sche Funktionen der Wellengleichung | 302 |
| 6.5 Retardierte Lösungen der Feldgleichungen: Jefimenkos Verallgemeinerung des Coulomb’schen und Biot-Savart’schen Gesetzes | die Heaviside-Feynman-Formeln für die Felder einer Punktladung | 305 |
| 6.6 Herleitung der Gleichungen des makroskopischen Elektromagnetismus | 308 |
| 6.7 Der Poynting’sche Satz und die Erhaltung von Energie und Impuls eines aus geladenen Teilchen und elektromagnetischen Feldern bestehenden Systems | 319 |
| 6.8 Der Poynting’sche Satz für linear-dispersive Medien mit Verlusten | 324 |
| 6.9 Der Poynting’sche Satz für Felder mit harmonischer Zeitabhängigkeit, Definition von Impedanz und Admittanz über die Felder | 326 |
| 6.10 Transformationseigenschaften der elektromagnetischen Felder und Quellen unter Drehungen, räumlichen Spiegelungen und Zeitumkehr | 330 |
| 6.11 Zur Frage magnetischer Monopole | 337 |
| 6.12 Diskussion der Dirac’schen Quantisierungsbedingung | 339 |
| 6.13 Polarisationspotentiale (Hertz’sche Vektoren) | 346 |
| Literaturhinweise | 348 |
| Übungen | 349 |
| 7 Ebene elektromagnetische Wellen und Wellenausbreitung | 361 |
| 7.1 Ebene Wellen in nichtleitenden Medien | 361 |
| 7.2 Lineare und zirkulare Polarisation, die Stokes’schen Parameter | 366 |
| 7.3 Reflexion und Brechung elektromagnetischer Wellen an der ebenen Trennfläche zweier Dielektrika | 370 |
| 7.4 Polarisation durch Reflexion | Totalreflexion | Goos-Hänchen-Effekt | 374 |
| 7.5 Charakteristische Eigenschaften der Dispersion in Dielektrika, Leitern und Plasmen | 377 |
| 7.6 Vereinfachtes Modell zur Wellenausbreitung in der Ionosphäre und Magnetosphäre | 386 |
| 7.7 Magnetohydrodynamische Wellen | 389 |
| 7.8 Überlagerung von Wellen in einer Dimension, Gruppengeschwindigkeit | 393 |
| 7.9 Beispiel für das Zerfließen eines Wellenpakets beim Durchgang durch ein dispersives Medium | 398 |
| 7.10 Kausale Verknüpfung zwischen D und E, Kramers-Kronig-Relationen | 401 |
| 7.11 Signalübertragung in einem dispersiven Medium | 408 |
| Literaturhinweise | 412 |
| Übungen | 413 |
| 8 Wellenleiter, Hohlraumresonatoren und optische Fasern | 427 |
| 8.1 Felder an der Oberfläche und im Innern eines Leiters | 427 |
| 8.2 Zylindrische Hohl- und Wellenleiter | 432 |
| 8.3 Wellenleiter | 435 |
| 8.4 Schwingungstypen in Rechteckwellenleitern | 437 |
| 8.5 Energiestrom und Energiedämpfung in Wellenleitern | 439 |
| 8.6 Störung der Randbedingungen | 443 |
| 8.7 Hohlraumresonatoren | 446 |
| 8.8 Leistungsverluste in einem Hohlraumresonator, Gütefaktor eines Hohlraumresonators | 449 |
| 8.9 Erde und Ionosphäre als Hohlraumresonator: Schumann-Resonanzen | 453 |
| 8.10 Mehrmodige Ausbreitung in optischen Fasern | 457 |
| 8.11 Eigenwellen in dielektrischen Wellenleitern | 465 |
| 8.12 Eigenwellenentwicklung | die von einer lokalisierten Quelle im metallischen Hohlleiter erzeugten Felder | 471 |
| Literaturhinweise | 477 |
| Übungen | 479 |
| 9 Strahlungssysteme, Multipolfelder und Strahlung | 491 |
| 9.1 Felder und Strahlung einer lokalisierten, oszillierenden Quelle | 491 |
| 9.2 Felder und Strahlung eines elektrischen Dipols | 494 |
| 9.3 Magnetische Dipol- und elektrische Quadrupolfelder | 497 |
| 9.4 Linearantenne mit symmetrischer Speisung | 501 |
| 9.5 Multipolentwicklung für eine kleine Quelle oder Öffnung im Wellenleiter | 505 |
| 9.6 Grundlösungen der skalaren Wellengleichung in Kugelkoordinaten | 511 |
| 9.7 Multipolentwicklung elektromagnetischer Felder | 516 |
| 9.8 Eigenschaften von Multipolfeldern | Energie und Drehimpuls der Multipolstrahlung | 519 |
| 9.9 Winkelverteilung der Multipolstrahlung | 525 |
| 9.10 Quellen der Multipolstrahlung, Multipolmomente | 528 |
| 9.11 Multipolstrahlung in Atomen und Kernen | 531 |
| 9.12 Multipolstrahlung einer Linearantenne mit symmetrischer Speisung | 533 |
| Literaturhinweise | 539 |
| Übungen | 540 |
| 10 Streuung und Beugung | 547 |
| 10.1 Streuung bei großen Wellenlängen | 547 |
| 10.2 Störungstheorie für Streuung | Rayleighs Erklärung der blauen Himmelsfarbe | Streuung in Gasen und Flüssigkeiten | Dämpfung in optischen Fasern | 555 |
| 10.3 Entwicklung einer räumlichen ebenen Welle nach sphärischen Lösungen der Wellengleichung | 565 |
| 10.4 Streuung elektromagnetischer Wellen an einer Kugel | 567 |
| 10.5 Skalare Beugungstheorie | 572 |
| 10.6 Vektoräquivalente des Kirchhoff’schen Integrals | 578 |
| 10.7 Vektorielle Beugungstheorie | 581 |
| 10.8 Das Babinet’sche Prinzip komplementärer Blenden | 584 |
| 10.9 Beugung an einer kreisförmigen Öffnung, Anmerkungen zu kleinen Öffnungen | 587 |
| 10.10 Streuung im Grenzfall kurzer Wellenlängen | 593 |
| 10.11 Optisches Theorem und Verwandtes | 599 |
| Literaturhinweise | 605 |
| Übungen | 606 |
| 11 Spezielle Relativitätstheorie | 615 |
| 11.1 Die Situation vor 1900, die beiden Einstein’schen Postulate | 616 |
| 11.2 Einige neuere Experimente | 620 |
| 11.3 Lorentz-Transformationen und die wichtigsten Folgerungen für die relativistische Kinematik | 627 |
| 11.4 Addition von Geschwindigkeiten, Vierergeschwindigkeit | 634 |
| 11.5 Relativistischer Impuls und relativistische Energie eines Teilchens | 637 |
| 11.6 Mathematische Eigenschaften des Raum-Zeit-Kontinuums in der speziellen Relativitätstheorie | 644 |
| 11.7 Matrixdarstellungen der Lorentz-Transformationen, infinitesimale Erzeugende | 648 |
| 11.8 Thomas-Präzession | 653 |
| 11.9 Invarianz der elektrischen Ladung, Kovarianz der Elektrodynamik | 659 |
| 11.10 Transformation der elektromagnetischen Felder | 664 |
| 11.11 Relativistische Bewegungsgleichung für den Spin in homogenen oder langsam veränderlichen äußeren Feldern | 669 |
| 11.12 Anmerkung zu Notation und Einheiten in der relativistischen Kinematik | 673 |
| Literaturhinweise | 674 |
| Übungen | 676 |
| 12 Dynamik relativistischer Teilchen und elektromagnetischer Felder | 689 |
| 12.1 Lagrange- und Hamilton-Funktion eines relativistischen geladenen Teilchens im äußeren elektromagnetischen Feld | 690 |
| 12.2 Bewegung im homogenen statischen Magnetfeld | 696 |
| 12.3 Bewegung in miteinander kombinierten, homogenen statischen elektrischen und magnetischen Feldern | 697 |
| 12.4 Teilchendrift in inhomogenen statischen Magnetfeldern | 700 |
| 12.5 Adiabatische Invarianz des von der Teilchenbahn eingeschlossenen magnetischen Flusses | 705 |
| 12.6 Niedrigste relativistische Korrekturen zur Lagrange-Funktion wechselwirkender geladener Teilchen: die Darwin’sche Lagrange-Funktion | 710 |
| 12.7 Lagrange-Dichte des elektromagnetischen Feldes | 712 |
| 12.8 Die Proca’sche Lagrange-Dichte, Effekte einer Photomasse | 714 |
| 12.9 Effektive ,,Photon“-Masse in der Supraleitung | London’sche Eindringtiefe | 718 |
| 12.10 Kanonischer und symmetrischer Energie-Impuls-Tensor, Erhaltungssätze | 720 |
| 12.11 Lösung der Wellengleichung in kovarianter Form, invariante Green’sche Funktionen | 728 |
| Literaturhinweise | 732 |
| Übungen | 733 |
| 13 Stoßprozesse zwischen geladenen Teilchen | Energieverlust und Streuung | Tscherenkow- und Übergangsstrahlung | 741 |
| 13.1 Energieübertrag bei Coulomb-Stößen zwischen einem schweren Teilchen und einem ruhenden, freien Elektron | Energieverlust bei harten Stößen | 742 |
| 13.2 Energieverlust bei weichen Stößen | Gesamtenergieverlust | 745 |
| 13.3 Einfluß der Dichte auf den Energieverlust beim Stoß | 749 |
| 13.4 Tscherenkow-Strahlung | 756 |
| 13.5 Elastische Streuung schneller Teilchen an Atomen | 760 |
| 13.6 Mittlerer quadratischer Streuwinkel und Winkelverteilung bei Mehrfachstreuung | 763 |
| 13.7 Übergangsstrahlung | 767 |
| Literaturhinweise | 776 |
| Übungen | 776 |
| 14 Strahlung bewegter Teilchen | 783 |
| 14.1 Liénard-Wiechert’sche Potentiale und die Felder einer Punktladung | 783 |
| 14.2 Strahlungsleistung einer beschleunigten Ladung: die Larmor’sche Formel und ihre relativistische Verallgemeinerung | 787 |
| 14.3 Winkelverteilung der Strahlung einer beschleunigten Ladung | 791 |
| 14.4 Die Strahlung einer ultrarelativistisch bewegten Ladung | 794 |
| 14.5 Frequenz- und Winkelverteilung der Strahlungsenergie beschleunigter Ladungen | 797 |
| 14.6 Frequenzspektrum der Strahlung einer relativistisch bewegten Ladung in momentaner Kreisbewegung | 800 |
| 14.7 Undulatoren und Wiggler zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung | 808 |
| 14.8 Thomson-Streuung | 820 |
| Literaturhinweise | 824 |
| Übungen | 825 |
| 15 Bremsstrahlung, Methode der virtuellen Quanten, Strahlung beim Beta-Zerfall | 837 |
| 15.1 Strahlung bei Stößen | 838 |
| 15.2 Strahlung bei Coulomb’scher Wechselwirkung | 844 |
| 15.3 Abschirmeffekte | relativistischer Energieverlust durch Strahlung | 852 |
| 15.4 Weizsäcker-Williams-Methode der virtuellen Quanten | 856 |
| 15.5 Bremsstrahlung als Streuung virtueller Quanten | 861 |
| 15.6 Strahlung beim Beta-Zerfall | 863 |
| 15.7 Strahlung beim Kerneinfang eines Hüllenelektrons, Verschwinden von Ladung und magnetischem Moment | 865 |
| Literaturhinweise | 870 |
| Übungen | 871 |
| 16 Strahlungsdämpfung, klassische Modelle geladener Teilchen | 879 |
| 16.1 Einführende Betrachtungen | 879 |
| 16.2 Berechnung der Strahlungsdämpfung aus dem Energieerhaltungsprinzip | 882 |
| 16.3 Berechnung der Selbstkraft nach Abraham und Lorentz | 885 |
| 16.4 Relativistische Kovarianz | Stabilität und Poincaré’sche Spannungen | 891 |
| 16.5 Kovariante Definition von Energie und Impuls des elektromagnetischen Feldes | 893 |
| 16.6 Das kovariante, stabile geladene Teilchen | 896 |
| 16.7 Linienbreite und Niveauverschiebung eines strahlenden Oszillators | 901 |
| 16.8 Streuung und Absorption von Strahlung durch einen Oszillator | 904 |
| Literaturhinweise | 906 |
| Übungen | 907 |
| Anhang: Einheiten und Dimensionen | 913 |
| 1 Einheiten und Dimensionen, Grundeinheiten und abgeleitete Einheiten | 913 |
| 2 Elektromagnetische Einheiten und Gleichungen | 915 |
| 3 Verschiedene Systeme elektromagnetischer Einheiten | 918 |
| 4 Zusammenhang zwischen Gleichungen und Beträgen in SI-Einheiten und Gauß’schen Einheiten | 921 |
| Bibliographie | 925 |
| Sachregister | 933 |
| Häufig benutzte Formeln der Vektoranalysis | 959 |
| Sätze aus der Vektoranalysis | 960 |
| Seitenhinweise zu speziellen Funktionen | 961 |
| Darstellung von Vektoroperationen in verschiedenen Koordinatensystemen | 962 |
