電動力學[清華大學出版社]

圖書簡介

電動力學是物理與電磁相關專業本科生的一門理論課、專業基礎課。本書系統地闡述經典電磁場的基本概念、基本原理和理論體系。主要內容包括靜電場、靜磁場的規律和解法，穩恆電場、穩恆磁場的規律和解法，時變電磁場所遵循的普遍規律（麥克斯韋方程組）及其求解方法，簡諧電磁波的輻射、傳播和傳輸的規律，與介質相互作用的規律。還包括在動體電動力學基礎上誕生的狹義相對論、相對論運動學、相對論電動力學、相對論牛頓力學、相對論分析電動力學，以及運動電荷的自有電磁場、輻射場、輻射阻尼和介質對電磁波的散射、介質色散等內容。

本書可作為理工科大學各物理類專業和電子工程類專業的本科生教材或參考書，也可供教師、研究人員、研究生以及對電磁場和狹義相對論有興趣的其他人員參考。

目錄

第1章靜電場1

1.1真空中的靜電場1

1.2真空中靜電場的散度和旋度4

1.3介質中的靜電場8

1.4靜電勢、泊松方程和拉普拉斯方程12

1.5靜電問題的惟一性定理16

1.6分離變數法19

1.7鏡像法23

*1.8靜電問題的格林函式法29

1.9靜電場的能量35

1.10電多極矩及其與外場的相互作用37

參考文獻43

矢量分析習題43

習題45

第2章穩恆電、磁場和靜磁場48

2.1穩恆電流與穩恆電場48

2.2真空中穩恆電流磁場54

2.3磁矢勢63

2.4磁介質中的磁場71

2.5磁矢勢滿足的微分方程76

2.6靜磁場78

2.7穩恆電流磁場的磁標勢解法83

*2.8磁禁止88

2.9載流線圈間相互作用，磁場的能量90

2.10磁偶極子的磁場及其與外場的相互作用94

*2.11目標場方法，逆問題101

附錄2-1魔環殼內泊松方程特解的求法 106

附錄2-2柱坐標系中格林函式展開107

參考文獻108

習題109

第3章時變電磁場的普遍規律111

3.1法拉第定律和渦旋電場111

3.2麥克斯韋方程組與洛倫茲力公式112

3.3電磁場的能量轉換與守恆定律，坡印亭矢量117

3.4電磁場的動量轉換和守恆定律119

3.5電磁波動方程和電磁波124

*3.6時變電磁場的初、邊值問題及其解的惟一性127

3.7電磁場的矢勢與標勢129

習題136

第4章時諧輻射場和似穩場137

4.1定域振盪電荷、電流系統產生輻射場的一般規律137

4.2電偶極輻射141

4.3磁偶極輻射和電四極輻射144

4.4從中央饋送的直線天線輻射150

4.5天線陣列155

*4.6似穩電磁場157

習題161

第5章電磁波的傳播162

5.1平面電磁波162

5.2電磁波在絕緣介質分界面上的反射與折射169

5.3電磁波在導電介質中的衰減及在導體表面上的反射和透射178

5.4赫茲勢和赫茲波動方程，亥姆霍茲勢和亥姆霍茲波動方程188

5.5矩形波導194

5.6圓柱形波導中的導行波206

*5.7介質波導、光導纖維212

5.8同軸傳輸線222

5.9電磁駐波與諧振腔228

5.10電磁波在電漿中的傳播237

習題246

第6章狹義相對論248

6.1狹義相對論的實驗基礎及產生的歷史背景248

6.2狹義相對論基本原理及洛倫茲變換255

6.3相對論運動學259

6.4張量分析277

6.5電動力學方程的相對論協變形式283

6.6相對論牛頓力學296

6.7相對論分析電動力學308

習題316

第7章運動電荷的輻射319

7.1任意運動電荷的勢和場319

7.2加速運動電荷的輻射324

7.3直線加速器中的輻射327

7.4同步（加速器）輻射329

7.5切倫科夫輻射339

*7.6運動電子的其他輻射機制345

習題346

第8章電磁場(波)與電子(物質)的相互作用347

8.1電子的電磁質量和計及輻射阻尼效應的A-L方程347

8.2諧振電子的輻射阻尼和光譜線的自然寬度353

*8.3自由電子對電磁波的散射356

*8.4束縛電子對電磁波的散射360

8.5介質的色散和吸收364

8.6導體的色散370

習題373

附錄A矢量分析常用公式及有關定理374

附錄B正交曲線坐標系377

附錄Cδ函式380

附錄D球函式382

附錄E柱函式385

附錄F常用的物理常數389

習題答案390

主要參考書目399