电动力学

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出版者:科学出版
作者:尹真
出品人:
页数:436
译者:
出版时间:2006-1
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787030135698
丛书系列:
图书标签:
  • 电动力学
  • 物理学
  • 电磁学
  • 麦克斯韦方程
  • 电磁场
  • 经典物理
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  • 理工科
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具体描述

《电动力学》以Maxwell方程和相对论电动力学为主线,阐述电磁场和电磁波的基本性质、普遍规律,电磁波的传播、辐射、散射、衍射以及电磁场与物质的相互作用,在此基础上,介绍了电磁场理论的发展和应用、前沿课题的探索,如电磁流变液体机理、光波导、拉曼效应、超导电性、光子带隙、激光冷却原子等。《电动力学》内容丰富,重点突出,深入浅出,物理概念清楚,数学推导严谨易懂。书中精选了大量例题和习题,并附有习题答案。

图书简介:宇宙的构造与演化 书名:宇宙的构造与演化 作者:[此处可留空或填写一个富有学术气息的虚构人名] 出版社:[此处可留空或填写一个虚构的学术出版社名称] 总字数:约 150,000 字 目标读者:对天体物理学、宇宙学、基础物理学有浓厚兴趣的本科高年级学生、研究生、科研人员及科普爱好者。 --- 一、 导论:在时空尺度上定位我们 本书并非聚焦于宏观电磁现象的精确数学描述,而是将视野投向宇宙的宏伟图景,探讨物质如何在引力、暗物质和暗能量的主导下,从量子涨落的混沌中凝结成今日我们所见的星系、星系团乃至超星系团的复杂结构。 我们不处理电荷、电流或场的动力学方程,而是着重于结构形成理论和宇宙学原理的物理基础。第一章“尺度与时空”将精确界定宇宙学的研究范围,从普朗克尺度到可观测视界,建立起描述时空几何和物质分布的框架,其中广义相对论的背景知识被简化为对弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)度规的直接应用,重点在于如何利用该度规来描述宇宙的膨胀历史,而非深入探究度规本身的张量推导。 二、 早期宇宙:极速膨胀与相变 本书的第二部分深入探究宇宙诞生后的最初几分钟乃至数百万年。不同于侧重电磁波在介质中的传播,我们聚焦于物质密度的演化和早期宇宙的相变过程。 2.1 暴胀模型及其证据: 我们将详细解析暴胀理论如何解决视界问题、平坦性问题和磁单极子问题。核心在于分析标量场(如Inflaton场)的动力学,以及这些动力学如何产生观测到的微小密度扰动。对于这些扰动的分析,主要采用功率谱和谱指数等宇宙学参数,而非电磁场的谱分析。 2.2 核合成与轻元素丰度: 早期宇宙的引力坍缩与冷却过程,直接决定了宇宙中氦、氘、锂的初始比例。本章将重建太初核合成(BBN)的物理条件,重点计算特定温度和密度下反应截面的有效性,从而解释观测到的轻元素丰度与标准模型预测的完美契合。这部分内容强调核物理的截面,而非电磁辐射对等离子体的影响。 三、 结构形成的物理学:从微扰到星系 本书的核心篇幅致力于结构形成的动力学过程。我们完全避开麦克斯韦方程组在介质中的应用,转而采用牛顿引力的微扰理论和流体力学近似来描述物质的聚集。 3.1 线性与非线性密度演化: 我们将线性化物质密度涨落$delta(mathbf{x}, t)$的演化方程,推导出密度对比度在不同宇宙学背景(如辐射主导、物质主导)下的增长因子。随后,通过扎尔多维奇(Zel'dovich)近似等非线性方法,描述物质如何从最初的平滑状态过渡到纤维状结构。这些计算完全基于物质的引力耦合,不涉及电磁相互作用的细节。 3.2 暗物质的作用: 结构形成的支架是冷暗物质(CDM)。本书详细阐述了CDM的性质(无碰撞、非相对论性)如何主导早期结构的形成,并解释了为什么重子物质(普通物质)的演化会滞后于CDM晕的形成。 3.3 气体冷却与恒星的诞生: 当引力将气体团块聚集到足以发生冷却时,恒星的形成才真正启动。本章专注于辐射冷却机制,特别是分子云中的$ ext{H}_2$和$ ext{H}$原子辐射冷却过程,以及冷却时间的概念。这些过程的物理学是基于原子和分子能级跃迁的辐射,而不是宏观电磁场的整体行为。 四、 星系与星系团的动力学 我们将研究已经形成的大尺度结构——星系和星系团——的内部动力学和演化。 4.1 动力学平衡与质量估计: 重点讲解维里定理在星系团中的应用,用于估计星系团的总质量,特别是暗物质晕的质量分布。我们将分析星系团内部星系之间的碰撞和摩擦过程(如“耙效应”),这些过程主要由引力或气体拖曳驱动,而非电磁散射。 4.2 星系演化路径: 本章分类讨论了星系的两种主要演化路径:椭圆星系(通常在星系团中心形成)和盘状星系(多存在于宇宙的稀疏区域)。我们探讨了星系合并(Merge Tree)如何影响其形态和恒星形成率,以及反馈机制(如黑洞喷流和超新星爆发)如何通过加热气体来抑制或触发后续的恒星形成,这些反馈机制的物理机制远超经典电磁学的范畴。 五、 宇宙学的观测基石:不依赖电磁场强度的测量 本书最后一部分介绍现代宇宙学的关键观测证据,这些证据主要依赖于引力效应或粒子物理的遗迹,而非对电磁场强度的精确测定。 5.1 宇宙微波背景(CMB)的极化: 我们关注CMB作为早期宇宙遗迹的重要性。重点分析康普顿散射对光子背景的影响(导致$ ext{l}$谱的偶极子),以及等离子体耦合对光子极化的影响(如$ ext{E}$模和$ ext{B}$模的起源),但不深入探讨偏振场的数学细节。我们关注的是光子退耦的物理条件。 5.2 暗能量与宇宙加速膨胀: 最后的章节致力于描述当前主导宇宙演化的神秘力量——暗能量。我们将分析第谷因子(Equation of State Parameter, $w$),并解释观测数据(如Ia型超新星光度距离和重子声学振荡BAO)如何约束其性质。本书将暗能量视为一种具有负压力的流体,其作用纯粹是引力性的,与电磁相互作用无关。 --- 总结: 《宇宙的构造与演化》是一部从牛顿引力微扰到FLRW度规,再到现代暗能量模型的完整宇宙学导论。本书专注于物质场在时空几何驱动下的聚集、冷却与结构形成的引力动力学,为读者提供一个理解宇宙大尺度结构、早期宇宙历史和未来命运的坚实物理基础,清晰地避开了对电磁场和麦克斯韦方程组在介质中应用的深入探讨。

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要说有什么可以改进的地方,可能就是对计算细节的“过度友好”了。虽然我承认,对于初学者来说,书中详尽的每一步数学推导非常贴心,几乎没有留下任何需要读者自行“填补空白”的地方。但这对于已经有一定数学基础的读者而言,有时候会显得有些拖沓。比如在某些常见的场论计算中,作者会花大量篇幅去解释微积分的替换过程,这使得整本书的节奏稍微慢了一些。当然,这绝对是“瑕不掩瑜”,我更愿意相信这是作者为了确保知识的绝对无遗漏而采取的审慎策略。总的来说,这是一部结构严谨、讲解透彻的佳作,它成功地架设了从经典力学到电磁学这道鸿沟的坚固桥梁,是任何严肃对待这门学科的人都应该拥有的参考书目。

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说实话,我拿到这本《电动力学》时,心里是有点忐忑的,毕竟这个领域公认的难度不低。但翻开目录后,我发现它的结构设计非常巧妙,兼顾了深度和广度。它没有回避那些硬核的数学工具,比如矢量分析和偏微分方程,但它处理的方式非常“温柔”。每当引入新的数学工具时,作者都会先用一小节篇幅专门讲解其在物理情境下的意义,而不是直接扔给读者当“背景知识”。这种教学上的循序渐进,极大地降低了学习的门槛。我尤其欣赏它在处理边界条件问题时所展示的清晰逻辑链条,从场论的观点出发,层层递进,每一步的物理动机都交代得清清楚楚。读完之后,我对如何构建一个完整的电磁场模型有了更坚实的信心,感觉自己真正掌握了分析这类问题的“武器”,而非仅仅是背诵了几个公式。

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我个人对这本书在“相对论性电磁学”的处理方式感到非常满意。很多教材往往将狭义相对论作为电动力学的“后续章节”来介绍,导致读者在理解电磁场张量和洛伦兹变换之间的内在联系时,需要进行大量的二次思考和联系。但这本书非常自然地将相对论的思想融入到了基础章节的讨论中,从一开始就强调了场之间的相互依赖性,而不是将电和磁视为两个独立的概念。作者很早就引入了四维时空的概念来解释为什么一个观察者眼中的纯电场,在另一个参考系中会产生磁场分量。这种高度统一的视角,不仅让理论推导更加简洁优雅,更重要的是,它从根本上改变了我对电磁现象的认知框架,极大地拓宽了物理直觉。

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这本《电动力学》真是让人眼前一亮,它不像我以前读过的那些物理教材那样,上来就是一堆密密麻麻的公式和抽象的理论推导。这本书的叙事方式非常流畅,作者似乎非常擅长将复杂的概念用生动、贴近生活的例子来阐释。我记得我一开始对麦克斯韦方程组感到非常头疼,觉得它们高深莫测,但读了这本书后,我仿佛真的能“看到”电场和磁场是如何相互作用、彼此转化的。尤其是关于电磁波传播的部分,作者用了一种非常直观的类比,让我一下子就明白了光速的本质,那种豁然开朗的感觉,真是太棒了。书中对历史背景的穿插也处理得恰到好处,让人在学习知识的同时,也能感受到物理学发展的波澜壮阔,而不是枯燥的知识点堆砌。整体感觉,这是一本真正能点燃读者对电磁现象好奇心的书,阅读过程更像是一次探索之旅,而不是艰苦的跋涉。

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这本书的排版和图示简直是教科书级别的典范。在学习电磁学时,如果没有高质量的图解,很多三维空间中的矢量关系和场线分布是很难想象的。这本书在这方面做得极为出色,插图清晰、准确,而且色彩运用得当,有效地帮助读者构建了正确的物理图像。比如在讲解坡印亭矢量(Poynting Vector)时,书中不仅给出了数学表达式,还配有一系列剖面图,细致地展示了能量流动的方向和密度变化,这比单纯阅读文字描述有效了太多。此外,装帧质量也很好,纸张手感舒适,即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。对于需要反复查阅和精读的专业书籍来说,良好的物理呈现方式和制作工艺,是提升学习体验的关键要素,这本书在这方面是无可挑剔的。

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