Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Wave propagation in curved spacetimes

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1100-WPCS
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Wave propagation in curved spacetimes
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy: Physics (Studies in English), 2nd cycle; courses from list "Topics in Contemporary Physics"
Physics (Studies in English); 2nd cycle
Punkty ECTS i inne: 6.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: angielski
Założenia (opisowo):

(tylko po angielsku) 1. Knowledge of the basics of general relativity

- tensor calculus, basic differential geometry

- spacetime, metric, connection, geodesics, curvature

- Einstein equations

- simplest metrics: Schwarzschild, FLRW, Kerr

- perturbation theory, Newtonian limit

2. Electromagnetic waves

- Maxwell's equations in relativistic form


Skrócony opis: (tylko po angielsku)

Basic idea of the course

I will present the general theory of wave propagation in curved spacetime in general relativity. The course will focus mainly on electromagnetic waves, and to a lesser degree the gravitational waves, as these two types of waves have important astrophysical applications. I will describe the theory of geometrical optics, its assumptions, applications and limitations, including the theory of gravitational lensing and the theory of light bundles. In the second part of the lecture I will focus on wave effects.

Pełny opis: (tylko po angielsku)

1. Wave equations in GR

- scalar wave equation

- electromagnetic wave equation

- gravitational wave equation

- waves in Minkowski, waves in curved spacetimes

2. Geometrical optics approximation

- eikonal approximation

- null geodesic equation, transport of polarization tensor

- limitations

- properties: time of arrival, multiple images etc.

- energy flux

- SR effects: relativistic light beaming, red/blueshift, aberration effect

- conformal invariance of null geodesics. Light in FRLW spacetime.

3. Theory of infinitesimal light bundles

- geodesic deviation equation of the 1st order: timelike, null

- resolvent, Jacobi matrix, etc.

- momentary measurements. Flux, angular diameter distance, luminosity distiance

- drifts, parallax etc.

- world-function formalism (perhaps)

- light bundles, Raychaudhuri equation

4. Lensing theory

- light rays in Newtonian approximation, gravitational light bending formula

- lensing in thin lens approximation: lensing equation

- Fermat principle, TOA

- lensing in FLRW spacetime

- conservation of flux, light intensity

- moving lens - perhaps?

- caustics

- beyond the thin lens approximation

- Schwarzschild BH: photonsphere, BH shadow

- Kerr: photonsphere, BH shadow

- multiple images

5. Focus on gravitational waves

- gauge, polarization

- energy flux

- source: quadrupole formula

- BBH signal

- detection: TOA of electromagntetic waves

- interferometers

- PTA's

- memory effect

6. Wave effects

- beyond the 0th order eikonal equation

- spin-Hall effect

- Fresnel formula?

- waves in Schwarzschild, quasinormal modes?

- superradiance?

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2024/25" (w trakcie)

Okres: 2025-02-17 - 2025-06-08
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Mikołaj Korzyński
Prowadzący grup: Mikołaj Korzyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki.
ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa tel: +48 22 5532 000 https://www.fuw.edu.pl/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.1.1.0-9 (2025-04-18)