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第一章 经典场论和现代电磁场理论 1

1.1 经典电磁场理论的建立与发展的历史回顾 1

1.1.1 电磁学三大实验定律的建立过程 2

1.1.2 电磁学规律与力学规律的比较 5

1.1.3 麦克斯韦创立电磁场理论的物理基础和主要贡献 9

1.2 关于经典电磁场理论的概述 12

1.2.1 麦克斯韦方程组的规范化问题 13

1.2.2 坡印廷矢量和电磁场的动量定理 17

1.2.3 经典电磁场理论的合理性和局限性 18

1.3 现代电磁场理论导引 20

1.3.1 量子力学数学方法与波粒二象性的物理内容 20

1.3.2 矢量偏微分算子理论 24

1.3.3 现代电磁场理论的数理逻辑体系 33

第二章 旋量场算子的基本特性 38

2.1 旋量场算子的本征特性 39

2.1.1 电磁场算子的共轭空间——电场和磁场算子空间 40

2.1.2 电磁场算子的二维性 42

2.1.3 两类本征函数之间的正交性 48

2.1.4 旋量场的本征函数展开 49

2.2 旋量场算子的非齐次问题 51

2.2.1 经典电磁场理论的规范化与现代电磁场理论的规范化 52

2.2.2 非齐次麦克斯韦方程组的分离形式 55

2.2.3 关于无旋电场问题的讨论 58

2.3 电磁波基本方程中的激励函数 62

2.3.1 广义函数理论中关于激励函数的问题 63

2.3.2 规则边界下非齐次旋量场算子的标量化形式 66

2.3.3 旋量场算子非齐次问题中激励函数的特性 68

第三章 电磁波的格林函数和电磁波基本方程组 70

3.1 “准三维”系统下的电磁波基本方程组 72

3.1.1 现代场论与经典场论中的并矢格林函数 72

3.1.2 一般边界条件下的并矢格林函数问题 76

3.1.3 标量形式的格林函数及旋量场算子方程的标量化 79

3.1.4 规则边界下的格林函数 81

3.2 三维系统下旋量场算子的标量形式 84

3.2.1 三维系统标量波动方程的齐次问题 84

3.2.2 电磁波的非齐次标量算子方程问题的讨论 86

3.2.3 电磁波的归一化本征函数及非齐次问题的逆映射 91

3.3 电磁波基本方程组 93

3.3.1 电磁波的标量格林函数和标量形式的非齐次电磁波方程组 93

3.3.2 电磁波基本方程组的讨论 94

第四章 电磁谐振系统本征问题的解析方法 96

4.1 边值问题解析理论的一些补充 98

4.1.1 规则系统的本征问题 98

4.1.2 非齐次边界下的格林函数问题 100

4.1.3 复合系统的边界耦合问题 103

4.2 复合系统的本征问题 105

4.2.1 虚拟边界上的本征函数的边界积分及其特性 106

4.2.2 异形波导 110

4.2.3 具有多个匹配边界的异形波导的计算 116

4.3 三维电磁谐振系统的本征问题 118

4.3.1 虚拟边界上场匹配的完备性问题 118

4.3.2 具有孪生模复合系统的本征问题 122

4.3.3 三维系统本征问题的一般解 125

第五章 微波网络的解析方法 128

5.1 一维不均匀传输系统的散射问题 129

5.1.1 一维半无限长系统的格林函数问题 130

5.1.2 平面分层介质的格林函数 131

5.1.3 平直地面的散射和并矢格林函数问题 133

5.2 波导中的导体膜片和阶梯波导的散射问题 135

5.2.1 阶梯波导的散射问题 136

5.2.2 关于边界场匹配完备性的讨论 139

5.2.3 波导中的金属厚膜片和无限薄膜片 141

5.3 三维微波网络系统的一般解析方法 144

5.3.1 微波网络系统解析方法的一般步骤 144

5.3.2 具有孪生模的微波系统的解析方法 146

5.3.3 具有相互垂直的虚拟边界的情况、三维系统的一般方法 148

第六章 电磁波基本方程组的数值方法 152

6.1 电磁波基本方程组数值方法的基本理论 153

6.1.1 电磁波基本方程组差分方法的一般讨论 153

6.1.2 规则边界条件和不规则边界条件 154

6.1.3 电磁波基本方程组的差分格式与“频域FDTD”的差分格式的比较 157

6.2 谐振腔本征问题的数值计算 164

6.2.1 电磁波本征问题的基本数值方法 165

6.2.2 准三维谐振系统的数值方法及其与经典方法和解析方法的比较 169

6.2.3 具有孪生模的复合系统的三维谐振腔的本征问题的数值计算 173

6.3 微波网络参量的数值方法 176

6.3.1 波导中的膜片 176

6.3.2 阶梯波导和波导中的厚膜片的数值方法 180

6.3.3 最简单的三维微波网络的数值计算 181

6.3.4 微波网络数值方法小结 182

参考文献 186