电动力学

引言

第一章电磁现象的普遍规律

§1电荷和电场

1．库仑定律2．高斯定理和电场的散度3．静电场的旋度

§2电流和磁场

1．电荷守恒定律2．毕奥一萨伐尔定律3．磁场的环量和旋度

4．磁场的散度5．磁场旋度和散度公式的证明

§3麦克斯韦方程组

1．电磁感应定律2．位移电流3．麦克斯韦方程组4．洛伦兹力公式

§4介质的电磁性质

1．关于介质的概念2．介质的极化3．介质的磁化4．介质中的麦克斯

韦方程组

§5电磁场边值关系

1．法向分量的跃变2．切向分量的跃变

§6电磁场的能量和能流

1．场和电荷系统的能量守恒定律的一般形式2．电磁场能量密度和能流

密度表示式3．电磁能量的传输

习题

第二章静电场

§1静电场的标势及其微分方程

1．静电场的标势2．静电势的微分方程和边值关系3．静电场能量

§2唯一性定理

1．静电问题的唯一性定理2．有导体存在时的唯一性定理

§3拉普拉斯方程分离变量法

§4镜像法

§5格林函数

1．点电荷密度的艿函数表示2．格林函数3．格林公式和边值问题的解

§6电多极矩

1．电势的多极展开2．电多极矩3．电荷体系在外电场中的能量

习题

第三章静磁场

§1矢势及其微分方程

1．矢势2．矢势微分方程3．矢势边值关系4．静磁场的能量

§2磁标势

§3磁多极矩

1．矢势的多极展开2．磁偶极矩的场和磁标势3．小区域内电流分布在

外磁场中的能量

§4阿哈罗诺夫一玻姆效应

§5超导体的电磁性质

1．概述2．超导体的基本现象3．伦敦唯象理论与皮帕德修正4．有第二

类超导体存在时磁场分布的求解5．磁介质观点6．磁通量子化

习题

第四章电磁波的传播

§1平面电磁波

1．电磁场波动方程2．时谐电磁波3．平面电磁波4．电磁波的能量和能流

§2电磁波在介质界面上的反射和折射

1．反射和折射定律2．振幅关系菲涅耳公式3．全反射

§3有导体存在时电磁波的传播

1．导体内的自由电荷分布2．导体内的电磁波3．趋肤效应和穿透深度

4．导体表面上的反射

§4谐振腔

1．有界空间中的电磁波2．理想导体边界条件3．谐振腔

§5波导

1．高频电磁能量的传输2．矩形波导中的电磁波3．截止频率

4．TE波的电磁场和管壁电流

§6光子晶体

1．一维光子晶体的转移矩阵2．光子带隙3．一维光子晶体的全反射

§7高斯光束

1．亥姆霍兹方程的波束解2．高斯光束的传播特性

§8光学空间孤子

1．孤子和光学空间孤子2．非线性波动方程3．孤子解

§9等离子体

1．等离子体的准电中性和屏蔽库仑场2．等离子体振荡3．电磁波在

等离子体中的传播

习题

第五章电磁波的辐射

§1电磁场的矢势和标势

1．用势描述电磁场2．规范变换和规范不变性3．达朗贝尔方程

§2推迟势

§3电偶极辐射

1．计算辐射场的一般公式2．矢势的展开式3．电偶极辐射4．辐射能流

角分布辐射功率5．短天线的辐射辐射电阻

§4磁偶极辐射和电四极辐射

1．高频电流分布的磁偶极矩和电四极矩2．磁偶极辐射3．电四极辐射

§5天线辐射

1．天线上的电流分布2．半波天线3．天线阵

§6电磁波的衍射

1．衍射问题2．基尔霍夫公式3．小孔衍射

§7电磁场的动量

1．电磁场的动量密度和动量流密度2．辐射压力

习题

第六章狭义相对论

§1相对论的实验基础

1．相对论产生的历史背景2．相对论的实验基础

§2相对论的基本原理洛伦兹变换

1．相对论的基本原理2．间隔不变性3．洛伦兹变换

§3相对论的时空理论

1．相对论时空结构2．因果律和相互作用的最大传播速度3．同时相对性

4．运动时钟的延缓5．运动尺度的缩短6．速度变换公式

§4相对论理论的四维形式

1．三维空间的正交变换2．物理量按空间变换性质的分类3．洛伦兹变换

的四维形式4．四维协变量5．物理规律的协变性

§5电动力学的相对论不变性

1．四维电流密度矢量2．四维势矢量3．电磁场张量4．电磁场的不变量

§6相对论力学

1．能量一动量四维矢量2．质能关系3．相对论力学方程4．洛伦兹力

§7电磁场中带电粒子的拉格朗日量和哈密顿量

1．拉格朗日形式2．哈密顿形式3．非相对论情形

习题

第七章带电粒子和电磁场的相互作用

§1运动带电粒子的势和辐射电磁场

1．任意运动带电粒子的势2．偶极辐射3．任意运动带电粒子的电磁场

§2高速运动带电粒子的辐射

1．高速运动带电粒子的辐射功率和角分布2．v∥v情形3．v_l_v情形

§3辐射的频谱分析

1．频谱分析的一般公式2．低速运动带电粒子在碰撞过程中的辐射频谱

3．高速圆周运动带电粒子的辐射频谱

§4切连科夫辐射

§5带电粒子的电磁场对粒子本身的反作用

1．电磁质量2．辐射阻尼3．谱线的自然宽度

§6电磁波的散射和吸收介质的色散

1．自由电子对电磁波的散射2．束缚电子的散射3．电磁波的吸收

4．介质的色散5．原子光陷阱6．经典电动力学的局限性

习题

附录I矢量分析

1．矢量代数2．散度、旋度和梯度3．关于散度和旋度的一些定理

4．V算符运算公式5．曲线正交坐标系6．并矢和张量

附录Ⅱ轴对称情形下拉普拉斯方程的通解

附录Ⅲ国际单位制和高斯单位制中主要公式对照表

　　本书吸收了近年来电动力学领域中理论和应用的重要进展，在理论方面，主要补充了势的基本意义和物理效应的论述，并更加强调了规范场的概念；在应用方面，主要增加了在近代科学技术中有重要意义和较大影响的超导电动力学和等离子体电动力学。本书可作为高等学校物理类专业的教材或参考书，也可供其它专业选用。　　本书是作者在所编《电动力学》(1997年第二版)的基础上，根据学科的发展和教学实践的需要修订而成的。这次修订，在保持原书整体结构精炼、严谨，叙述简明、流畅，便于教学的特色下，改写了部分内容，新增了部分内容，力求做到既重视基本理论，又扩展学生视野，引导学生关注学科前沿的发展动态，训练学生提出问题和解决问题的能力，激励学生的创新精神。　　全书共分7章，内容包括：电磁现象的普遍规律、静电场、静磁场、电磁波的传播、电磁波的辐射、狭义相对论、带电粒子和电磁场的相互作用。　　本书可作为高等学校物理类各专业的教材，也可供其他有关人员参考。