电动力学

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出版者:高等教育出版社
作者:蔡圣善
出品人:
页数:449
译者:
出版时间:2002-07
价格:33.00
装帧:平装
isbn号码:9787040108095
丛书系列:
图书标签:
  • 电动力学
  • 物理
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具体描述

《电动力学》是教育部“高等教育面向2l世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果,是面向21世纪课程教材和普通高等教育“九五”国家级重点教材。《电动力学》是在原第一版的基础上修订而成的。全书系统地讲述了经典电动力学的基本概念、基本原理以及处理电磁体系的常用方法。第一、二章阐述电动力学的基本原理和对称性质;第三章至第五章讨论静态场,着重介绍静态场问题的各种解法;从第六章开始转入讨论动态场,第六章至第十章阐述似稳场、超导电动力学、电磁波传播、波导和等离子体电动力学;第十一章讨论狭义相对论和四维形式的电动力学;第十二、十三章讲述电磁波的辐射、散射、衍射;第十四章介绍电磁场的拉格朗日函数;最后,第十五章专门介绍关于麦克斯韦理论的讨论。为配合教学的需要,每章均附有一定数量的例题和习题。

《电动力学》可作为高等院校物理类、电子信息科学类以及电气信息类等专业的教材或参考书,也可供其他专业和社会读者阅读。

《光学:光的本质与应用》 简介: 本书深入探索光的奇妙世界,从其基本性质到一系列令人着迷的现象,再到现代科技中光的广泛应用。它旨在为读者构建一个关于光的全面而深刻的理解,无论读者是对此领域充满好奇的初学者,还是希望系统梳理光学知识的在校学生,抑或是希望了解最新光学技术的研究人员,都能从中获益。本书并非仅仅罗列枯燥的公式和定理,而是力求以清晰、生动、富有逻辑性的方式,揭示光学现象背后的物理原理,并将其与我们日常生活的方方面面紧密联系起来。 第一章:光的波动性——超越直观的探索 我们将从光的本质——波动性——的视角切入。本章将详细阐述惠更斯原理,解释光波如何传播,并引入干涉这一关键现象。我们会详尽介绍杨氏双缝干涉实验,这是证明光波性的经典范例,并对其产生的结果进行细致的分析。读者将了解相干光的重要性,以及为何只有相干光才能产生稳定的干涉条纹。在此基础上,我们将探讨夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射,解释光波在遇到障碍物或孔隙时发生的弯曲现象,并深入研究单缝衍射、圆孔衍射以及光栅衍射的数学模型和物理意义。这些衍射现象的理解,是认识光如何表现出其波动特性的基石。 第二章:光的偏振——方向的奥秘 光的偏振是另一个揭示光本质的重要特性。本章将从分子层面解析偏振的成因,介绍线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的区别与联系,并通过马吕斯定律等光学定律,解释偏振光的产生和传播规律。我们将重点关注自然光通过不同介质时的偏振现象,包括反射偏振(斯涅尔定律与布儒斯特角)、折射偏振以及散射偏振。读者将了解偏振片的工作原理,以及如何在实际应用中利用偏振片来控制光的振动方向。此外,本章还将探讨双折射现象,例如冰洲石晶体如何将光分成两束不同振动方向的偏振光,并解释双折射引起的各种光学效应。 第三章:光的传播与成像——几何光学的精巧 本章将回归我们更为熟悉的几何光学。我们将从最基本的反射定律和折射定律(斯涅尔定律)出发,构建起描述光线传播路径的数学框架。在此基础上,我们将详细分析平面镜和球面镜的成像原理,包括焦距、物距、像距之间的关系,以及放大率的概念。读者将学习如何绘制光路图来确定物体的成像位置和性质。接着,我们将深入研究透镜的光学特性,重点讲解凸透镜和凹透镜的成像规律,并推导出薄透镜成像公式。我们将通过实际例子,如照相机、显微镜和望远镜等光学仪器的基本原理,来展示几何光学在成像技术中的核心作用。此外,本章还将讨论球面像差和慧差等成像缺陷,并介绍校正这些缺陷的简单方法。 第四章:光的色彩与光谱——可见世界的缤纷 色彩是光学中最引人入胜的部分之一。本章将从光的频率和波长角度,解释不同颜色光的物理本质。我们将深入探讨光的色散现象,例如棱镜如何将白光分解成彩虹般的色带,并介绍牛顿的经典实验。读者将了解可见光谱的组成,以及不同颜色的光所对应的波长范围。在此基础上,我们将探讨颜色的混合,区分加色混合(如红、绿、蓝三原色)和减色混合(如红、黄、蓝三原色),并解释它们在显示技术和印刷中的应用。本章还将触及光谱分析,介绍如何通过分析光的吸收光谱或发射光谱来识别物质的成分,以及光谱在天文学和化学分析中的重要地位。 第五章:近代光学的发展——量子视角的革新 随着科学的深入,人们发现仅靠经典波动理论无法完全解释所有光学现象,例如黑体辐射和光电效应。本章将引入光的粒子性概念,即光子。我们将回顾普朗克的量子假说和爱因斯坦的光电效应解释,展示光具有波粒二象性。读者将了解光子能量与频率的关系,以及光子在与物质相互作用时的能量交换过程。本章还将简要介绍激光的原理,阐述受激辐射在产生高强度、单色、相干激光束中的关键作用,并提及激光在通信、医疗、工业等领域的革命性应用。我们还将触及全息术,解释其如何利用光的干涉和衍图信息记录并再现物体的三维像。 第六章:光学在科技中的应用——点亮现代生活 本章将聚焦于光学在现代科技中的广泛而深刻的应用,展现光学理论如何转化为实际的工具,深刻地影响着我们的生活。我们将详细介绍光纤通信,解释光信号如何在光纤中进行长距离、高速度的传输,以及光纤在互联网、电话等领域不可替代的作用。读者将了解光学传感器的原理,例如光电传感器、激光测距仪等,以及它们在工业自动化、环境监测、医疗诊断等领域的应用。本章还将探讨光学成像技术在医疗领域的重要性,例如内窥镜、X射线成像、核磁共振成像(MRI)等,它们如何帮助医生更精确地诊断和治疗疾病。此外,我们还将触及显示技术,如液晶显示(LCD)、有机发光二极管(OLED)等,它们如何为我们带来更加绚丽多彩的视觉体验。最后,本章还将展望光学在量子计算、光学计算等前沿领域中的潜力,揭示光学技术未来的发展方向。 结语: 《光学:光的本质与应用》是一段探索光学的旅程,它将带领读者从宏观的现象走到微观的本质,从经典的理论走向前沿的应用。通过本书的学习,您将能更深刻地理解我们所处世界的视觉基础,并欣赏到光学科学的无穷魅力及其为人类文明进步所做出的巨大贡献。本书旨在激发读者对光学的热情,鼓励其进一步的探索和学习。

作者简介

目录信息

目录
第一章 麦克斯韦方程组
§1.1库仑定律静电场的散度和旋度
§1.2安培定律静磁场的散度和旋度
§1.3法拉第定律
§1.4麦克斯韦方程组和洛伦兹力
§1.5介质中的麦克斯韦方程组电磁性质的本构关系
§1.6交界面上麦克斯韦方程组的形式
§1.7麦克斯韦方程组的完备性
§1.8对偶场
§1.9磁单极的奇异势
习题
第二章 电磁场的守恒定律和对称性
§2.1电磁场的能量守恒定律
§2.2电磁场的动量守恒定律
§2.3电磁场的角动量守恒定律
§2.4光子的自旋
§2.5介质中的电磁能量和动量守恒定律
§2.6规范不变性和磁单极的奇异弦
§2.7阿哈朗诺夫一博姆(Aharonov-Bohm)效应
§2.8电荷的量子化
§2.9CPT反演不变性
习题
第三章 导体和电介质静电学
§3.1静电问题
§3.2导体静电学
§3.3导体系的能量、固有能和相互作用能
§3.4静电体系的稳定性问题
§3.5格林互易定理
§3.6导体表面所受的静电力
§3.7电介质静电学
§3.8极化率的经典微观模型
§3.9晶体电介质
§3.10介电常数增加的效应
§3.11混合物介电常数的立方根相加律
§3.12关于作用在介质上的静电力的讨论
习题
第四章 静电场边值问题的解法
§4.1唯一性定理
§4.2镜象法
§4.3特解法
§4.4格林函数法
§4.5多极矩法
§4.6多极矩同外场的相互作用
习题
第五章 静磁场
§5.1稳定电流分布的普遍定理
§5.2磁场的矢势方程和边值关系
§5.3静磁场的唯一性定理
§5.4二维问题
§5.5旋转对称的三维问题
§5.6磁偶极子
§5.7磁介质中的磁场
§5.8永久磁铁在介质中激发的磁场
§5.9作用在磁介质上的静磁力
习题
第六章 似稳场
§6.1似稳条件
§6.2似稳场方程场的扩散
§6.3线型导线中的电工学方程
§6.4导体表面层内的场分布趋肤效应
§6.5反常趋肤效应
§6.6地球磁场的起源
习题.
第七章 超导电动力学
§7.1超导体的电磁性质
§7.2伦敦方程
§7.3超导体中的电流分布
§7.4居间态.
§7.5磁通俘获和磁通量子化
§7.6皮帕非定域理论
习题
第八章 电磁波的传播
§8.1电磁波在非导电介质中的传播
§8.2波的偏振和偏振矢量
§8.3电磁波在导电介质中的传播
§8.4电磁波在等离子体中的传播
§8.5各向异性介质中单色平面波的结构
§8.6电磁波在介质面上的反射和折射
§8.7全反射
§8.8电磁波在金属面上的反射和折射
§8.9电磁波在非均匀介质内的传播
§8.10介电常数的色散定律
§8.11介质的色散模型
§8.12群速度
习题
第九章 波导和谐振腔
§9.1波导管中的场方程和边界条件
§9.2矩形波导
§9.3圆柱形波导
§9.4波导中的能流和能量的损耗
§9.5多连通截面波导
§9.6谐振腔
§9.7谐振腔的品质因子和本征频率漂移
§9.8谐振腔频率的微调
习题
第十章 等离子体电动力学
§10.1等离子体的基本特征
§10.2基本方程和广义欧姆定律
§10.3磁场的冻结和扩散效应
§10.4E×B漂移和抗磁性漂移
§10.5无作用力磁场与丝状电流
§10.6箍缩效应
§10.7电磁流体的不稳定性
§10.8等旋定律
§10.9磁流体力学波和磁声波
§10.10等离子体振荡和电子等离子体波
§10.11等离子体的介电常数和朗道阻尼
习题
第十一章 狭义相对论和相对论电动力学
§11.1爱因斯坦的基本假定
§11.2闵可夫斯基空间和洛伦兹变换
§11.3相对论时空性质
§11.4物理规律协变性的数学形式
§11.5麦克斯韦方程的协变形式
§11.6对偶场张量
§11.7电磁场的变换公式
§11.8电磁场的不变量
§11.9电磁场的能量、动量和角动量的协变形式
§11.10介质中的麦克斯韦方程的协变形式
§11.1l相对论力学
习题
第十二章 电磁波的辐射
§12.1推迟势
§12.2多极辐射
§12.3多极辐射的对偶性
§12.4线型天线辐射
§12.5天线阵
§12.6李纳一维谢尔势
§12.7运动带电粒子的电磁场
§12.8非相对论运动带电粒子的辐射
§12.9一般带电粒子的辐射
§12.10运动带电粒子辐射的频谱分析
§12.11切连科夫辐射
§12.12跃迁辐射
§12.13辐射阻尼和辐射角动量损失
§12.14谐振子辐射谱线的自然宽度
习题一
第十三章 电磁波的散射和衍射
§13.1自由电子对电磁波的散射(汤姆孙散射)
§13.2束缚电子对电磁波的散射偶极求和规则
§13.3多电子体系对电磁波的散射
§13.4电磁波在宏观物体上的散射
§13.5玻恩近似法
§13.6光学定理
§13.7电磁波在晶体上的衍射
§13.8基尔霍夫衍射理论
§13.9夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射
§13.10超声波对电磁波的衍射
习题
第四章 电磁理论的拉氏形式
§14.1作用量原理
§14.2电磁场中带电粒子的拉格朗日函数和哈密顿函数
§14.3准确到二级的带电粒子系的拉格朗日函数
§14.4电磁场的拉格朗日函数
§14.5电磁场的哈密顿函数
§14.6电磁场的量子性
习题
第十五章 关于麦克斯韦理论的若干讨论
§15.1阿伯拉罕一洛伦兹模型
§15.2经典电动力学的适用界限
§15.3匀速运动电荷的电磁场的能量、动量的非协变性
§15.4庞加莱张力张量
§15.5改进麦克斯韦理论的尝试
§15.6光子的静质量
§15.7电动力学和电荷守恒定律
附录
一、矢量公式
二、并矢公式
三、曲线坐标中的矢量微分公式
四、单位制换算表
五、δ函数与电荷分布
六、球谐函数的常用公式
七、贝塞尔函数的常用公式
八、重要的物理常数(国际单位制)
习题答案与提示
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分

这本书可以看的Jackson的经典电动力学的压缩版。 郭硕鸿的书简练、主线清晰,而这本书的内容就多而杂一些。 好处就在于这本书讲了很多郭书没有讲的内容,比如:电磁场的角动量、考虑电介质情况下的电磁场动量,狭义相对论章节多了电磁场能量动量张量、各向同性线性介质中麦克...

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这本书可以看的Jackson的经典电动力学的压缩版。 郭硕鸿的书简练、主线清晰,而这本书的内容就多而杂一些。 好处就在于这本书讲了很多郭书没有讲的内容,比如:电磁场的角动量、考虑电介质情况下的电磁场动量,狭义相对论章节多了电磁场能量动量张量、各向同性线性介质中麦克...

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用户评价

评分

不得不说,这本书的作者在处理电磁场边界问题上展现出了近乎偏执的严谨性。我记得我为了搞懂一个简单的导体平板上的电荷分布问题,光是来回翻阅第十章关于“镜像法”和“格林函数法”的对比章节就超过了五遍。作者似乎对“理想情况”有着一种近乎洁癖的追求,每一个假设、每一个边界条件都要给出一个详尽的数学证明,生怕哪里有一丝一毫的模糊空间被读者利用来偷懒。举个例子,当讨论导体内电荷的弛豫过程时,书中用到了大量的微分方程求解技巧,那些特征值和暂态解的分析,看得我心惊胆战。它没有像某些科普读物那样,用一些类比(比如把电荷比作水流)来稀释内容的深度,而是直截了当地用数学语言进行“判决”。这种风格的优点是无可指摘的精确性,缺点嘛,就是对于基础薄弱的读者来说,每一页都像是一道带着陷阱的考试题。我总有一种错觉,作者写这本书的目的不是为了教人,而是为了筛选出那些真正能忍受这种数学折磨的“精英”。

评分

阅读体验上,这本书的编排风格显得异常“古典”和“内敛”。它几乎没有插入任何现代的、与实际应用直接挂钩的例子,比如微波炉的工作原理、雷达的设计,或者光纤通信的细节。全书充斥着理想化的点电荷、无限长的导线、均匀的球壳——这些都是理论物理学家钟爱的“纯净”模型。这导致我在学习过程中,时常产生一种“学了这么多,却不知道怎么用”的困惑。它更像是一套完备的数学公理体系的构建,而不是一本工程手册。作者对经典理论的维护到了极致,哪怕是对拉莫尔公式的推导,也是步步为营,不放过任何一个细节。我特别注意到,书中的符号系统非常统一且恪守传统,几乎没有为了迎合初学者而使用任何现代的、简化过的符号表示法。这使得那些习惯了使用更现代教材的读者,初次接触时会感到一种强烈的“代沟”,仿佛在阅读一本上个世纪的经典著作。

评分

这本《电动力学》简直是物理世界的“暗黑森林”啊!我本来对电磁场理论抱有一丝浪漫的幻想,觉得它会像牛顿力学那样,逻辑清晰,步骤分明。结果呢?翻开它,就像掉进了一个由麦克斯韦方程组构建的迷宫。一开始的静电场还好说,各种高斯定理、边界条件,虽然公式看着挺唬人,但总算能跟中学物理勉强对上号。可一旦进入到电磁波的传播,以及更抽象的规范场论部分,我的大脑就开始自动重启了。书里对矢量分析和张量计算的运用简直是毫不手软,仿佛作者认定每一个读者都是一个行走的微分几何大师。我花了整整一个下午试图理解“矢量势”和“标量势”到底是个啥,为什么非得用它们来定义场,而不是直接研究场本身?书里的推导过程极其密集,每一个 $ abla cdot mathbf{E} = ho/epsilon_0$ 后面紧跟着的,都是一连串的数学变换,让你根本来不及思考背后的物理意义,只能机械地跟着符号跑。读完前几章,我感觉自己像是刚刚经历了一场高强度的智力马拉松,累得够呛,但收获的更多是“敬畏”——对这门学科深不可测的敬畏。它不是一本能让你“轻松入门”的书,更像是一份通往高阶物理殿堂的“禁入令”。

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关于书中的习题设置,那简直是“反人类”的设计!做完课本的例题,我感觉自己已经对麦克斯韦方程组了如指掌;然而,当你翻到章节末尾的习题部分时,那种自信瞬间土崩瓦解。习题的难度梯度不像一个平滑的斜坡,更像是一系列陡峭的悬崖。有些题目只是一个微小的概念变动,却需要你整合跨越好几个章节的知识点才能勉强入手。我记得有一道关于计算在磁场中运动的带电粒子在特定几何结构下的能量耗散的题目,书上只给了极其简略的提示,后面的空白页留给我自己去填充。这迫使我不得不去查阅大量的参考资料,去寻找那些在正文中被作者“不屑于”提及的辅助定理。这本书的真正价值,或许并不在于它告诉了你多少知识,而在于它设置了多高的“门槛”,逼迫你去主动攀登知识的制高点。它不是来“喂养”你的,而是来“锻炼”你的。

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这本书在电磁辐射和相对论电动力学部分的阐述,简直是一场视觉与思维的“高能冲击波”。我本来以为,学完经典场论,电磁学部分就该收尾了。谁知道,作者突然一个急转弯,将所有内容嵌入到了狭义相对论的框架下。书中对洛伦兹变换如何影响电场和磁场,特别是如何通过张量形式统一两者,那一段论述,初读时简直像天书。我试着去理解四维时空中的电磁场张量 $F^{mu u}$ 是如何构建的,书中的推导过程流畅得让人感到一丝寒意,它仿佛在暗示:你以为的“电”和“磁”,不过是观察者视角不同而产生的“耦合现象”罢了。这种视角上的颠覆,比任何复杂的数值计算都更具震撼力。当我合上书本,再回想以前看到的那些“磁铁吸引铁屑”的图景时,总觉得它们变得单薄而肤浅。这本书强迫你思考:物理定律在不同参考系下的不变性,究竟意味着什么。这已经超越了工程计算的范畴,进入了哲学的领域。

评分

比起Griffiths不知道高到哪里去,除了满篇的typo和最后的notation太拉低观感……毕竟这是本按照Jackson写的本科生教材,比起按照小学科学书写的幼儿园读物还是更有内容的……

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广度不错

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题目太难了

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比起Griffiths不知道高到哪里去,除了满篇的typo和最后的notation太拉低观感……毕竟这是本按照Jackson写的本科生教材,比起按照小学科学书写的幼儿园读物还是更有内容的……

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广度不错

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