电磁场与波

出版者的话

译者序

前言

第一部分　有界简单媒质中的电磁场

第1章　简单媒质中的电磁场

1.1　引言

1.2　简单媒质

1.3　时变电磁学

1.4　时谐场

1.5　准静态和静态近似

第2章　简单媒质中的电磁场：一维问题的解

2.1　无源媒质中的均匀平面波(ρV=0，J源体积=0)

2.2　良导体近似

2.3　良导体中的均匀平面波：趋肤效应

2.4　PEC和电介质分界面上的边界条件

2.5　交流电阻

2.6　圆导线的交流电阻

2.7　电压和电流正弦波：传输线

2.8　有限长度传输线

2.9　电磁波极化

2.10　波沿任意传播方向

2.11　波的反射

2.12　p波的入射：平行极化情况

2.13　s波的入射：垂直极化情况

2.14　临界角和表面波

2.15　一维柱面波和贝塞尔函数

参考文献

第3章　二维问题和波导

3.1　直角坐标系中的二维解

3.2　矩形波导中的TMmn模式

3.3　矩形波导中的TEmn模式

3.4　矩形波导中的主模：TE10模式

3.5　波导中的功率流：TE10模式

3.6　由非理想导体和电介质引起的TE10模式的衰减

3.7　圆柱波导：TM模式

3.8　圆柱波导：TE模式

3.9　扇形波导

3.10　电介质圆柱波导--光纤

参考文献

第4章　三维问题的解

4.1　PEC边界矩形腔：TM模式

4.2　PEC边界矩形腔：TE模式

4.3　空腔的Q值

参考文献

第5章　球面波及其应用

5.1　半积分型贝塞尔函数

5.2　标量亥姆霍兹方程的解

5.3　矢量亥姆霍兹方程

5.4　TMr模式

5.5　TEr模式

5.6　球形腔

第6章　拉普拉斯方程：静态和低频近似

6.1　一维问题的解

6.2　二维问题的解

6.3　三维问题的解

参考文献

第7章　关于波的其他问题

7.1　群速度vg

7.2　格林函数

7.3　网络公式

7.4　周期介质的阻带

7.5　辐射

7.6　散射

7.7　衍射

参考文献

第二部分　复杂媒质中的电磁场

第8章　复杂材料的电磁模型

8.1　电偶极子体分布

8.2　频变介电常数

8.3　金属模型

8.4　等离子体媒质

8.5　电介质的极化

8.6　混合方程

8.7　良导体和半导体

8.8　理想导体和超导体

8.9　磁性材料

参考文献

第9章　人工电磁材料

9.1　人工电介质和等离子体模拟

9.2　左手材料

9.3　手性介质

参考文献

第10章　各向同性冷等离子体中的波：色散媒质

10.1　基本方程

10.2　电介质与电介质空间分界面

10.3　半空间等离子体的反射

10.4　等离子体平板的反射

10.5　穿过等离子体平板的功率隧道

10.6　非均匀等离子体平板问题

10.7　等离子体层的周期分布

10.8　表面波

10.9　半空间等离子体的暂态响应

10.10　孤波

参考文献

第11章　空间色散和热等离子体

11.1　可压缩气体中的波

11.2　热等离子体中的波

11.3　有损热等离子体的本构关系

11.4　无损热等离子体的电介质模型

11.5　有损热等离子体的导体模型

11.6　空间色散和非局域金属光学

11.7　等离子态的技术定义

参考文献

第12章　各向异性媒质和磁等离子体中的波

12.1　引言

12.2　各向异性冷等离子体媒质的基本场方程

12.3　一维方程：纵向传播及L波和R波

12.4　一维方程：横向传播及O波

12.5　一维解：横向传播及X波

12.6　有损磁等离子体媒质的介电张量

12.7　磁等离子体层的周期分布

12.8　表面磁等离子体

12.9　周期介质中的表面磁等离子体

12.10　磁导率张量

参考文献

第13章　各向异性晶体中的光波

13.1　双轴晶体中波沿主轴的传播

13.2　沿任意方向波的传播

13.3　沿任意方向波的传播：单轴晶体

13.4　k曲面

13.5　群速度作为极角的函数

13.6　各向异性半空间的反射

参考文献

第14章　运动媒质中的电磁场

14.1　引言

14.2　斯涅尔定律

14.3　伽利略变换

14.4　洛伦兹变换

14.5　洛伦兹标量、矢量和张量

14.6　四维空间中的电磁场方程

14.7　电磁场的洛伦兹变换

14.8　频率变换和相位不变性

14.9　运动平面的反射

14.10　运动电介质的本构关系

14.11　相对论粒子动力学

14.12　等离子体的参数变换

14.13　运动等离子体平板的反射

14.14　运动等离子体媒质的布儒斯特角和临界角

14.15　垂直于入射面运动的约束等离子体

14.16　运动等离子体的波导模式

14.17　运动等离子体媒质的脉冲响应

参考文献

第三部分　电磁计算

第15章　引言和一维问题

15.1　电磁场问题：微分和积分方程

15.2　离散化和代数方程组

15.3　一维问题

参考文献

第16章　二维问题

16.1　有限差分方法

16.2　迭代解法

16.3　有限元方法

16.4　二维泊松方程的有限元方法

16.5　均匀波导问题的有限元方法

16.6　传输线的特性阻抗：有限元方法

16.7　矩量法：二维问题

16.8　矩量法：散射问题

参考文献

第17章　有限元方法的高级专题

17.1　基于节点和棱边的有限元方法

17.2　弱形式和加权余量法

17.3　非均匀波导问题

17.4　开放边界、吸收边界、条件和散射问题

17.5　三维问题

参考文献

第18章　利用多个单元分析脊形波导

18.1　均匀脊形波导

18.2　非均匀波导

第19章　时域有限差分法

19.1　真空中的传输线

19.2　时域有限差分解

19.3　数值色散

19.4　非均匀、非色散媒质中的波：FDTD解

19.5　非均匀、色散媒质中的波

19.6　德拜材料中的波：FDTD解

19.7　稳定极限和courant条件

19.8　开放边界

19.9　激励源

19.10　频率响应

参考文献

第20章　电磁脉冲与开关等离子体平板相互作用的时域有限差分法模拟

20.1　引言

20.2　FDTD方程的建立

20.3　连续波与开关等离子体平板的相互作用

20.4　脉冲波与开关等离子体平板的相互作用

参考文献

第21章　基于微扰和变分技术的近似解析方法

21.1　空腔的微扰

21.2　变分技术和稳定公式

参考文献

第四部分　附录

附录1A　矢量公式和坐标系

附录1B　滞后位和静态位

附录1C　坡印廷定理

附录1D　麦克斯韦方程的低频近似：R、L、C和忆阻器M

附录2A　当趋肤深度δ与导线半径a可比拟时圆导线的交流电阻

附录2B　传输线：功率计算

附录2C　史密斯圆图简介

附录2D　非均匀传输线

附录4A　高频时良导体中的损耗计算：表面电阻RS

附录6A　受限傅里叶级数的展开

附录7A　二维和三维格林函数

附录9A　热等离子体媒质的实验模拟

附录9B　波在手性媒质中的传播

附录10A　表面波激励引起等离子体羽衣的反向散射

附录10B　电磁辐射的经典光子理论

附录10C　时变媒质中的光子加速

附录11A　夹在两半无限大电介质之间的热各向同性等离子体平板的薄膜反射特性

附录11B　非均匀热磁等离子体中波的一阶耦合微分方程

附录11C　热漂移单轴电子等离子体的波导模式

附录12A　法拉第旋转与自然旋转

附录12B　铁氧体和磁导率张量

附录14A　电磁波与运动有界等离子体的相互作用

附录14B　平面电磁波斜入射到运动媒质时所产生的辐射压力

附录14C　斜入射在相对运动单轴等离子体平板上的电磁波的反射和透射

附录14D　以相对论速度运动的等离子体媒质的布儒斯特角

附录14E　运动等离子体对电磁波的全反射

附录14F　电磁波与垂直于入射面运动的有界等离子体间的相互作用

附录16A　MATLAB程序

附录16B　余切公式

附录16C　诺依曼边界条件：有限元方法

附录16D　标准面积积分

附录16E　求场问题解的数值方法

附录17A　场奇异性问题

附录18A　输入数据

附录18B　主程序

附录18C　函数程序

附录21A　复坡印廷定理

第五部分　习题

习题

书目资源列表

《国外电子与电气工程技术丛书·电磁场与波：电磁材料及MATLAB计算》借助MATLAB，采用一种综合的现代方法来阐述电磁波的相关概念，给出了用于求解各种问题的许多新颖计算方法，所涉及的知识面极其广泛。其中包含简单媒质中电磁场的一维、二维和三维问题的时谐方程、波传播的解及其应用，复杂媒质（复杂材料、人工电磁材料、色散媒质、等离子体、运动媒质）中电磁场方程和计算方法，电磁场问题的计算方法（有限差分法、矩量法、有限元法以及时域有限差分法），诸多附录（涵盖一系列相关专题和技术）以及大量习题等内容。