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内容大纲
以麦克斯韦方程组为代表的经典电动力学是与牛顿力学齐名的经典物理学两大丰碑_-之一。它是人类所认识的关于电磁相互作用的经典理论,也是狭义相对论诞生的摇篮。它触发了电气革命,与人类社会的发展和技术创新息息相关。因此,电动力学是物理相关专业的重要基础课程,也是应用最为广泛的理论课程之一。
本书从麦克斯韦方程组出发,依次阐述了静电学、静磁学、电磁波的传播、电磁波的辐射、狭义相对论性电动力学、带电粒子辐射等标准电动力学课程内容。本书在做较为详细的推导的同时,特别注意了对相关公式的物理诠释,希望可以帮助读者掌握这些颇为复杂的推导背后的物理。此外,在阐述这些内容的过程中,本书力求展示历史上电动力学与科学技术各方面应用的关系,希望可以使读者一窥电动力学应用范围之浩瀚。
本书的另一个特色是强调了数值计算的重要作用,这是以往多数电动力学教科书所缺失的。
本书可作为物理专业相应课程的教材,也可供其他专业的同学或教师参考。 -
作者介绍
刘川,北京大学物理学院教授。1988年毕业于北京大学物理系并获得学士学位,同年经CUSPEA项目赴美国加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)攻读博士学位,于1994年获得博士学位后在德国国家同步加速实验室从事博士后研究工作。1996年回到北京大学物理学院(前物理系)理论物理研究所任教,2001年起至今任教授。 自博士阶段至今,一直从事格点场论、格点量子色动力学方面的理论研究,并先后讲授“热学”“热力学统计物理”“平衡态统计物理”“理论力学”“电动力学”“计算物理”“量子场论”等课程。 -
目录
第一章 电磁场与麦克斯韦方程组
1 真空中的麦克斯韦方程组
2 麦克斯韦方程组的对称性
3 电磁势与规范对称性
4 介质中的麦克斯韦方程组
5 电磁规律中的守恒律
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习题
第二章 静电学
6 泊松方程与静电边值问题
7 导体的边界条件与导体组的能量
8 唯一性定理与静电镜像法
9 泊松方程的分离变量解法
10 静电边值问题的数值解法
11 静电多极展开
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第三章 静磁学
12 环形电流的磁场与磁矩
13 磁场的能量
14 磁多极展开
15 磁标势与等效磁荷
16 静磁问题的数值解法
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第四章 电磁波的传播
17 均匀平面电磁波的基本性质
18 电磁波在介质表面的折射与反射
19 电磁波在导电介质中的传播
20 介质色散的经典模型
21 电磁信号在色散介质中的传播
22 波导与谐振腔
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第五章 电磁波的辐射和散射
23 电磁势波动方程的推迟解
24 谐振电荷和电流分布的电磁辐射
25 电偶极辐射、磁偶极辐射和电四极辐射
26 辐射场的多极场展开
27 电磁波的散射
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习题
第六章 狭义相对论
28 狭义相对论的基本假设及其验证
29 洛伦兹变换
30 洛伦兹标量与四矢量
31 洛伦兹变换的数学性质
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习题
第七章 相对论性电动力学
32 自由粒子的拉氏量与运动方程
33 电磁场中粒子的拉氏量
34 运动方程与规范不变性
35 电磁场的作用量与电动力学的协变性
36 运动物体中的电磁场
37 均匀静电磁场中带电粒子的运动
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习题
第八章 运动带电粒子的辐射
38 李纳-维谢尔势
39 拉莫尔公式与汤姆孙散射
40 相对论性加速电荷的辐射
41 粒子辐射的频谱
42 同步辐射的频谱
43 切连科夫辐射
44 辐射阻尼
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习题
附录A 矢量与张量分析
1 矢量与张量的定义
2 矢量场与张量场的微积分
3 闵氏空间中的矢量与张量
附录B 电磁单位制
1 真空中的麦克斯韦方程组与单位制
2 不同单位制下介质中的麦克斯韦方程组
3 关于安培的历史
4 高斯单位制与国际单位制之间的转换
附录C 经典电动力学中的特殊函数
1 勒让德函数与连带勒让德函数
2 贝塞尔函数与球贝塞尔函数
3 一些常用的展开式
参考书
索引
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