內容簡介
這次修訂，在保持原書整體結構精煉、嚴謹，敘述簡明、流暢，便於教學的特色下，改寫了部分內容，新增了部分內容，力求做到既重視基本理論，又擴展學生視野，引導學生關注學科前沿的發展動態，訓練學生提出問題和解決問題的能力，激勵學生的創新精神。《電動力學》共分7章，內容包括：電磁現象的普遍規律、靜電場、靜磁場、電磁波的傳播、電磁波的輻射、狹義相對論、帶電粒子和電磁場的相互作用。作者簡介
郭碩鴻，理論物理學家、中山大學物理系教授，中國高能物理學會理事。廣東中山人。編著教材有《電動力學》，論文有《格點規範理論與強子質量譜》、《格點規範理論的精確基態、質量隙和弦張力》、《二維氫原子的解析解Ⅱ相對論理論》等。目錄
引言第一章電磁現象的普遍規律
1電荷和電場
1.庫侖定律
2.高斯定理和電場的散度
3.靜電場的旋度
2電流和磁場
1.電荷守恆定律
2.畢奧一薩伐爾定律
3.磁場的環量和旋度
4.磁場的散度
5.磁場旋度和散度公式的證明
3麥克斯韋方程組
1.電磁感應定律
2.位移電流
3.麥克斯韋方程組
4.洛倫茲力公式
4介質的電磁性質
1.關於介質的概念
2.介質的極化
3.介質的磁化
4.介質中的麥克斯韋方程組
5電磁場邊值關係
1.法向分量的躍變
2.切向分量的躍變
6電磁場的能量和能流
1.場和電荷系統的能量守恆定律的一般形式
2.電磁場能量密度和能流密度表示式
3.電磁能量的傳輸
習題
第二章靜電場
1靜電場的標勢及其微分方程
1.靜電場的標勢
2.靜電勢的微分方程和邊值關係
3.靜電場能量
2唯一性定理
1.靜電問題的唯一性定理
2.有導體存在時的唯一性定理
3拉普拉斯方程分離變數法
4鏡像法
5格林函式
1.點電荷密度的艿函式表示
2.格林函式
3.格林公式和邊值問題的解
6電多極矩
1.電勢的多極展開
2.電多極矩
3.電荷體系在外電場中的能量
習題
第三章靜磁場
1矢勢及其微分方程
1.矢勢
2.矢勢微分方程
3.矢勢邊值關係
4.靜磁場的能量
2磁標勢
3磁多極矩
1.矢勢的多極展開
2.磁偶極矩的場和磁標勢
3.小區域內電流分布在外磁場中的能量
4阿哈羅諾夫一玻姆效應
5超導體的電磁性質
1.概述
2.超導體的基本現象
3.倫敦唯象理論與皮帕德修正
4.有第二類超導體存在時磁場分布的求解
5.磁介質觀點
6.磁通量子化
習題
第四章電磁波的傳播
1平面電磁波
1.電磁場波動方程
2.時諧電磁波
3.平面電磁波
4.電磁波的能量和能流
2電磁波在介質界面上的反射和折射
1.反射和折射定律
2.振幅關係菲涅耳公式
3.全反射
3有導體存在時電磁波的傳播
1.導體內的自由電荷分布
2.導體內的電磁波
3.趨膚效應和穿透深度
4.導體表面上的反射
4諧振腔
1.有界空間中的電磁波
2.理想導體邊界條件
3.諧振腔
5波導
1.高頻電磁能量的傳輸
2.矩形波導中的電磁波
3.截止頻率
4.TE波的電磁場和管壁電流
6光子晶體
1.一維光子晶體的轉移矩陣
2.光子帶隙
3.一維光子晶體的全反射
7高斯光束
1.亥姆霍茲方程的波束解
2.高斯光束的傳播特性
8光學空間孤子
1.孤子和光學空間孤子
2.非線性波動方程
3.孤子解
9電漿
1.電漿的準電中性和禁止庫侖場
2.電漿振盪
3.電磁波在
電漿中的傳播
習題
第五章電磁波的輻射
1電磁場的矢勢和標勢
1.用勢描述電磁場
2.規範變換和規範不變性
3.達朗貝爾方程
2推遲勢
3電偶極輻射
1.計算輻射場的一般公式
2.矢勢的展開式
3.電偶極輻射
4.輻射能流角分布輻射功率
5.短天線的輻射輻射電阻
4磁偶極輻射和電四極輻射
1.高頻電流分布的磁偶極矩和電四極矩
2.磁偶極輻射
3.電四極輻射
5天線輻射
1.天線上的電流分布
2.半波天線
3.天線陣
6電磁波的衍射
1.衍射問題
2.基爾霍夫公式
3.小孔衍射
7電磁場的動量
1.電磁場的動量密度和動量流密度
2.輻射壓力
習題
第六章狹義相對論
1相對論的實驗基礎
1.相對論產生的歷史背景
2.相對論的實驗基礎
2相對論的基本原理洛倫茲變換
1.相對論的基本原理
2.間隔不變性
3.洛倫茲變換
3相對論的時空理論
1.相對論時空結構
2.因果律和相互作用的最大傳播速度
3.同時相對性
4.運動時鐘的延緩
5.運動尺度的縮短
6.速度變換公式
4相對論理論的四維形式
1.三維空間的正交變換
2.物理量按空間變換性質的分類
3.洛倫茲變換的四維形式
4.四維協變數
5.物理規律的協變性
5電動力學的相對論不變性
1.四維電流密度矢量
2.四維勢矢量
3.電磁場張量
4.電磁場的不變數
6相對論力學
1.能量一動量四維矢量
2.質能關係
3.相對論力學方程
4.洛倫茲力
7電磁場中帶電粒子的拉格朗日量和哈密頓量
1.拉格朗日形式
2.哈密頓形式
3.非相對論情形
習題
第七章帶電粒子和電磁場的相互作用
1運動帶電粒子的勢和輻射電磁場
1.任意運動帶電粒子的勢
2.偶極輻射
3.任意運動帶電粒子的電磁場
2高速運動帶電粒子的輻射
1.高速運動帶電粒子的輻射功率和角分布
2.v∥v情形
3.v⊥v情形
3輻射的頻譜分析
1.頻譜分析的一般公式
2.低速運動帶電粒子在碰撞過程中的輻射頻譜
3.高速圓周運動帶電粒子的輻射頻譜
4切連科夫輻射
5帶電粒子的電磁場對粒子本身的反作用
1.電磁質量
2.輻射阻尼
3.譜線的自然寬度
6電磁波的散射和吸收介質的色散
1.自由電子對電磁波的散射
2.束縛電子的散射
3.電磁波的吸收
4.介質的色散
5.原子光陷阱
6.經典電動力學的局限性
習題
附錄I矢量分析
1.矢量代數
2.散度、旋度和梯度
3.關於散度和旋度的一些定理
4.V算符運算公式
5.曲線正交坐標系
6.並矢和張量
附錄Ⅱ軸對稱情形下拉普拉斯方程的通解
附錄Ⅲ國際單位制和高斯單位制中主要公式對照表
·查看全部>>
前言
本書自1979年第一版、1997年第二版出版以來，得到國內許多從事電動力學教學的教師和讀者的使用和支持。近些年來，我們通過各種途徑，包括歷次全國高等學校電動力學研討會，收到了不少兄弟院校的寶貴意見和建議。在基礎課程的教材建設與日常教學活動中，如何做到既重視基本理論的教學，又能擴展學生視野、引導學生關注科學前沿的發展動態、訓練學生提出問題和解決問題的能力、激勵學生的創新精神，是我們應當探索的大問題。本著這一原則，我們對第二版再次作出修訂，在保持原書精煉、嚴謹的整體結構的基礎上，除對個別地方作出修改與校訂之外，主要的改動有：第三章改寫了“超導體的電磁性質”一節，增加了倫敦理論中超導電流與矢勢的局域關係、指出倫敦局域理論所給出的磁場在超導體內的穿透深度與實驗結果的偏離，增加了皮帕德非局域修正，以及若干例題；第四章新增了“光子晶體”和“光學空間孤子”；第七章新增了“原子光陷阱”。這些新增內容都是近年的一部分研究熱點，也是用經典電動力學可以作出一定程度解釋的課題。上述新增內容，主要是為了擴展學生視野，採用本書的教師可以選擇講授，或指導學生課外閱讀。此外，為了減少篇幅，我們刪減了第六章第1節“相對論的實驗基礎”中有關相對論效應實驗驗證的部分簡要陳述，因為在後面的第3節和第4節中分別提到了相關效應的重要實驗驗證。
對各兄弟院校的教師和讀者提供的寶貴意見，中山大學余衛龍教授的有益建議，以及高等教育出版社的大力支持，我們謹一併致謝。
歡迎使用本書的教師和讀者繼續給予批評指正。
精彩書摘
在本章中，我們把電磁現象的實驗定律總結提高為電磁場的普遍規律。電磁場是物質存在的一種形態，它有特定的運動規律和物質屬性，它和其他帶電物質以一定形式發生相互作用，每一種物質的存在形態都有它的特殊本質和特殊規律，因此，和一般實物對比，場的存在形態也有它的特點，實物通常是定域在空間的確定區域內，而電磁場則瀰漫於空間中，例如，在高壓線附近存在著強大的電場；在我們周圍的空間中傳播著各種形式的電磁波，由此可見，場是作為空間中某種分布而存在，而且一般來說這種分布是隨時間而變化的，按照電磁場的特點，我們用兩個矢量函式——電場強度E和磁感應強度B來描述電磁場在時刻￡的狀態，在經典物理中，這兩個矢量函式可以完全描述電磁場，電磁場的規律用數學形式表示出來就是這兩個矢量場所滿足的偏微分方程組。
我們先分析靜電場和靜磁場的實驗定律，再研究變動情況下新的實驗定律，由此總結出麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式，這些方程是巨觀電磁場論的理論基礎，在以後各章中將套用它們來解決各種與電磁場有關的問題。
