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前言 1

第一章 静电学 1

1.1真空中的静电场 1

1.库仑定律和电力的叠加性 1

2.真空中的电场及电场叠加原理 3

1.2静电场的奥-高定理与场的无旋性 5

1.奥-高定理 5

2.静电场的无旋性 7

3.静电场的边值关系 8

1.3介质中的静电场 10

1.电介质的极化与极化强度 10

2.电介质中的电场与电感应强度 13

3.分子极化率模型 15

1.4静电势，泊松方程与拉普拉斯方程 18

1.静电势与电势叠加原理 18

2.泊松方程与拉普拉斯方程 20

1.5静电问题的唯一性定理 21

1.普遍的情况 21

2.具有导体系的特殊情况 23

3.叠加定理 25

4.用分离变量法求解拉普拉斯方程 26

1.6格林等效层定理，镜像法 28

1.格林等效层定理 29

2.格林等效层定理应用举例 31

3.镜像法 34

1.7静电问题的格林函数法 38

1.格林函数 38

2.静电势普遍公式 38

1.8导体椭球在外场中的极化与椭球场强计原理 42

1.导体椭球在均匀的外场中的电势分布 42

2.导体椭球感生的电偶极矩——各向异性例子 44

3.椭球场强计原理 45

1.9静电能 47

1.真空中点电荷系的静电能 47

2.电荷连续分布时的静电能 48

3.导体系的静电能 49

1.10电多极矩场及其与外加电场的相互作用 50

1.电多极矩的电场 50

2.电多极子与外电场的相互作用 55

1.11库仑平方反比定律的检验 57

1.库仑平方反比定律实验检验的重要意义 57

2.库仑定律的实验检验——同心球实验 59

第二章 稳恒电流磁场 63

2.1稳恒电流与稳恒电场 63

1.电流密度及其连续性方程 63

2.欧姆定律及维持稳恒电流的条件 65

3.稳恒电流与稳恒电场分布 68

2.2真空中稳恒电流的磁场 69

1.电流间相互作用的安培定律 70

2.电流的磁场，毕奥-萨伐尔定律 73

3.磁场的散度与旋度 73

4.磁感应强度的边值关系 75

2.3磁介质中的磁场 75

1.磁介质的磁化和磁化强度 75

2.磁介质中的磁场强度，磁介质中的环路定理 78

3.在磁介质中磁场强度和磁感应强度所满足的边值关系 80

2.4静磁场的矢势与环形电流的磁场 81

1.静磁场的矢势及其满足的微分方程 81

2.环形电流分布的磁场 83

2.5静磁场的标势与静磁屏蔽 90

1静磁场的标势及其满足的微分方程 90

2.静磁屏蔽 92

2.6永磁体的磁场 93

2.7磁场的能量 96

1.两个闭合电流回路相对位置改变的过程中磁力所做的功 96

2.电流系统的势函数 99

3.移动电流回路时的能量交换 100

4.磁场能量 102

2.8磁多极矩的磁场及其与外磁场的相互作用 103

1.磁多极矩的磁场 103

2.磁多极子与外磁场的相互作用 106

第三章 随时间变化的电磁场 109

3.1法拉第电磁感应定律 109

3.2麦克斯韦方程组与洛伦兹力公式 111

1.麦克斯韦方程组 112

2.洛伦兹力公式 116

3.麦克斯韦方程组的对称性与磁单极子 117

3.3电磁场的能量与能量守恒定律 119

3.4电磁场的动量与动量守恒定律 121

3.5电磁场的波动性 127

3.6麦克斯韦方程组的完备性及其解的唯一性 130

3.7电磁场的矢势与标势 132

1.电磁场的矢势与标势，规范变换与规范不变性 132

2.矢势与标势所满足的微分方程 133

3.推迟势 135

4.阿哈罗诺夫-玻姆效应 136

第四章 电磁波的传播 139

4.1电磁波在绝缘介质分界面上的反射与折射 139

1.反射与折射定律 140

2.菲涅耳公式 141

3.反射系数与透射系数 142

4.波反射时的半波损失 144

5.全反射 146

4.2电磁波在导电介质中的传播及其在导体表面上的反射 149

1.电磁波在均匀导电介质中的传播 149

2.电磁波在导体表面上的反射 152

3.透入金属内部的电磁波 153

4.3惠更斯-菲涅耳原理与电磁波的衍射 155

1.基尔霍夫公式 155

2.惠更斯-菲涅耳原理 156

3.基尔霍夫的衍射理论 158

4.4电磁波在波导中的传播 161

1.波导中电磁场的解 162

2.矩形波导中传播的电磁波 164

3.圆柱形波导中传播的电磁波 168

4.5波导的波阻抗，传输功率，衰减 171

1.电磁导波的波阻抗 171

2.导波能流及波导的传输功率 172

3.电磁波的衰减 174

4.6电磁波在同轴传输线中的传播 177

1.同轴传输线中传播的电磁波 177

2.同轴传输线中传播的TEM主波 179

3.同轴传输线的电报方程 181

4.7电磁驻波与谐振腔 183

1.谐振腔的电磁驻波与谐振频率 184

2.谐振腔的品质因素与谐振曲线 187

4.8测量电磁场的微扰法 191

4.9电磁波在等离子体中的传播 196

1.无磁场情况 196

2.有磁场情况 199

第五章 等离子体电动力学 204

5.1等离子体的定义与电荷屏蔽现象 204

1.等离子体的定义 204

2.电荷屏蔽现象 204

3.等离子体的描述与研究方法 206

5.2带电粒子在电磁场中的运动 207

1.带电粒子在均匀恒定磁场中的运动 207

2.电场及其它外力引起的漂移 209

3.带电粒子在不均匀磁场中的漂移 211

5.3浸渐不变量及其应用 216

1.磁矩μ的不变性 216

2.纵向不变量J与费米加速 220

5.4磁流体力学方程 222

1.磁流体力学的基本方程式 223

2.磁应力与磁压强 224

5.5磁场的冻结与扩散 225

1.磁场的冻结 226

2.磁场的扩散 228

3.磁雷诺系数 229

5.6磁流体的平衡与箍缩效应 229

1.磁流体的平衡 229

2.箍缩效应 230

5.7磁流体力学波 233

5.8电子等离子体振荡与电子等离子体波 237

1.电子等离子体振荡 238

2.电子等离子体波 240

第六章 狭义相对论 244

6.1狭义相对论的实验基础及其产生的历史背景 245

1.牛顿力学与伽利略相对性原理 245

2.电磁现象与经典力学原理的矛盾 246

3.寻找绝对参考系的实验 247

6.2狭义相对论基本原理与相对论时空观 252

1.同时性问题 253

2.狭义相对论的基本原理 256

3.相对论的时空观 256

6.3洛伦兹变换和狭义相对论的时空理论 261

1.洛伦兹变换 262

2.狭义相对论的时空理论 266

6.4四度空间的洛伦兹变换及物理量的变换性质 276

1.四度空间及洛伦兹变换形式 276

2.四度空间中物理量的变换性质 278

3.四度波矢量与相对论多普勒效应 280

6.5麦克斯韦方程组的协变性 281

1.四度电流密度及连续性方程的协变性 282

2.四度势及电磁势方程的协变性 283

3.场强张量 284

4.麦克斯韦方程组的协变性 285

6.6电磁场的变换及其能量与动量守恒的协变性 286

1.电磁场的变换 286

2.四度洛伦兹力密度与电磁场应力能量动量张量 288

3.电磁场能量动量守恒的协变式 289

6.7相对论力学 290

1.四度速度，四度动量，质能关系式 290

2.牛顿力学定律的协变式 293

3.高能粒子反应的运动学 296

6.8带电粒子在电磁场中运动的拉氏函数与哈密顿函数 301

1.带电粒子在电磁场中运动的拉氏函数与拉氏方程 301

2.带电粒子在电磁场中运动的哈密顿函数与哈密顿方程 302

6.9电磁场的拉氏函数，光子的静止质量问题 303

1.电磁场的拉氏函数和普罗卡方程 303

2.光子的静止质量问题 305

第七章 电磁辐射 308

7.1电偶极振子的电磁场 308

7.2多极辐射 312

1.推迟势的多极展开 312

2.磁偶极与电四极辐射 313

3.电多极辐射与磁多极辐射 315

7.3从中央馈送的直线天线辐射 318

7.4运动电荷的电磁场 322

1.李纳-维谢尔势 322

2.运动电荷的电磁场 324

7.5加速运动电荷的辐射 326

1.辐射场及辐射功率的角分布 326

2.辐射总功率 328

7.6轫致辐射与直线加速器中的辐射 329

7.7同步辐射 331

1.辐射功率角分布和总功率 331

2.同步辐射的频谱 334

3.N个回旋电子的相干辐射 336

7.8切伦科夫辐射 338

7.9电子的电磁质量与辐射阻尼力 342

1.电子的电磁质量 343

2.辐射阻尼力 346

7.10谐振电子的辐射阻尼和光谱线的自然宽度 347

第八章 电磁场与介质的相互作用 351

8.1电子对电磁波的散射与吸收 351

1.电子对电磁波的散射 351

2.电子对电磁波的吸收 356

8.2介质的色散 357

1.介质色散的经典电子模型 357

2.反常色散与共振吸收 359

8.3导体的色散——电导率与介电常数 361

8.4超导体电动力学 363

1.超导体的电磁性质 364

2.超导体电动力学 366

附录 371

A 矢量分析常用公式及有关定理 371

B 正交曲线坐标 374

C σ函数 379

D 球函数 381

E 柱函数 384

F 单位制的换算及主要公式的代换 387

G 有关的物理学常数 392

习题及答案 393

主要参考书目 420