具体描述
《大学物理学新编:相对论篇》在大学物理水平上，用类比法引进四度时空的概念和最基本的张量知识，阐述相对论及其在物理学各个领域中的理论知识与应用。狭义相对论包括狭义相对论原理、相对论力学、相对论电磁学、相对论热学、相对论光学和相对论量子力学；广义相对论包括广义相对论原理、广义相对论实验验证、黑洞和广义相对论宇宙学等。
《电磁场与电磁波基础理论探析》图书简介 作者： 张伟 教授，李明 副教授 出版社： 科学技术文献出版社 装帧： 精装 页码： 850页 定价： 188.00元 --- 内容概述： 《电磁场与电磁波基础理论探析》是一本面向高等工科院校高年级本科生、研究生以及相关领域科研人员的专业学术专著。本书旨在系统、深入地阐述经典电磁场理论的数学基础、物理内涵及其在现代工程技术中的应用。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保持理论深度和广度的同时，兼顾知识体系的完整性与前沿性。 本书共分为十五章，涵盖了从麦克斯韦方程组的建立与微分形式、积分形式的详细推导，到静电场、静磁场在不同介质和边界条件下的求解方法，再到时变电磁场、电磁波的产生、传播、辐射与接收的完整理论链条。特别地，本书对复杂介质中的电磁现象、坡印廷矢量在能量流分析中的应用、以及导波与天线理论的初步探讨给予了大量的篇幅和细致的解析。 核心章节与特色： 第一部分：静场理论的严谨构建 (第1章 - 第4章) 第1章：电磁场理论的数学基础与场源描述。 本章首先回顾了矢量分析的必要工具，如散度、旋度、梯度和拉普拉斯算子在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系下的表达。随后，引入了电荷与电流密度作为场的源项，详细阐述了库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的微积分表达形式。着重强调了场论与矢量微积分之间的内在联系。 第2章：静电场理论及其应用。 深入探讨了电势的概念及其与电场的梯度关系，重点解析了高斯定律在求解具有高度对称性电荷分布（如无限平面、同轴圆柱、球对称分布）电场中的威力。引入了电介质的概念，详细分析了极化现象、电位移矢量 ($mathbf{D}$) 的引入，并结合边界条件（如导体与介质界面）求解复杂的静电平衡问题。本章还对静电场的能量密度进行了深入分析。 第3章：静磁场理论与安培定律。 章节核心是毕奥-萨伐尔定律在电流元产生的磁场计算中的应用。随后，系统阐述了安培环路定律在求解线电流、平面电流、螺线管等常见电流分布产生的磁场中的应用。引入了磁矢量势 ($mathbf{A}$) 的概念，并将其作为求解静磁场问题的另一种有效途径。 第4章：磁介质与磁场的边界条件。 本章聚焦于磁介质（顺磁、抗磁、铁磁材料）的磁化现象，定义了磁场强度 ($mathbf{H}$)，并阐述了磁导率与磁化率的概念。详细推导了在静磁场中，不同材料界面处的磁感应强度 ($mathbf{B}$) 和磁场强度 ($mathbf{H}$) 的边界条件，并通过实例展示了磁屏蔽和磁路设计中的基础原理。 第二部分：麦克斯韦方程组与时变场 (第5章 - 第8章) 第5章：法拉第电磁感应定律与麦克斯韦引入的位移电流。 本章是全书的转折点。首先，通过对法拉第定律的微分形式进行详尽的物理诠释（即时变磁场产生涡旋电场），随后，深入分析了安培环路定律在处理非稳恒电流时的局限性，并在此基础上，完整推导出了麦克斯韦修正后的安培定律——引入了“位移电流”的概念。 第6章：麦克斯韦方程组的完整形式与物理意义。 本章将静场、时变电场和时变磁场部分的内容整合，系统地给出了麦克斯韦方程组在微分形式和积分形式下的完整表述。对四个基本方程（高斯定律、磁高斯定律、法拉第定律、修正安培定律）的物理意义进行了深入的哲学和工程层面的剖析，强调了它们作为电磁现象基本定律的统一性。 第7章：电磁场的源项与规范选择。 讨论了电磁场源（电荷密度 $
ho$ 和电流密度 $mathbf{J}$）的连续性方程。引入了电磁场的标量电势 $phi$ 和矢量磁势 $mathbf{A}$ 的概念，并着重讲解了洛伦兹规范和库仑规范的选择对场方程求解的影响，展示了规范选择的自由度在简化问题中的作用。 第8章：电磁场的能量、动量与坡印廷定理。 本章是理论分析向工程应用过渡的关键。详细推导了坡印廷矢量 ($mathbf{S} = frac{1}{mu_0} (mathbf{E} imes mathbf{B})$) 及其物理意义——电磁能流密度。推导并严格论证了坡印廷定理，用于分析电磁场中能量的瞬时传输和守恒关系。此外，还探讨了电磁场对物体作用的动量和麦克斯韦应力张量。 第三部分：电磁波的产生与传播 (第9章 - 第12章) 第9章：无源均匀介质中的自由电磁波。 运用麦克斯韦方程组，推导出在无源、无损耗、线性均匀介质中，$mathbf{E}$ 场和 $mathbf{H}$ 场的波动方程。详细分析了平面波的特性，包括相速、群速、波阻抗，以及电场、磁场、传播方向三者之间的正交关系。 第10章：平面电磁波的极化分析。 深入剖析了电磁波的极化特性，包括线极化波（水平、垂直）、圆极化波（左旋、右旋）和椭圆极化波。详细阐述了如何通过复合平面波的振幅和相位关系来确定其极化状态，并讨论了极化在无线通信中的重要性。 第11章：电磁波在不同媒质中的传播与反射。 本章是工程应用的核心。系统分析了平面电磁波在导体（完美导体、非完美导体）、电介质界面上的反射和透射问题。详细推导了菲涅耳公式（反射系数和透射系数），并结合斯莱因（Snell's Law）分析了入射角、反射角和折射角的关系，特别是全反射现象。 第12章：导波理论基础。 将麦克斯韦方程组应用于受限结构，重点分析了平行板波导（平行平板线缆）中横电波（TE）和横磁波（TM）模式的截止频率、传播常数和场分布。介绍了模场理论（Mode Theory）的基本思想，为微波工程中的传输线和腔体设计奠定基础。 第四部分：辐射场与应用拓展 (第13章 - 第15章) 第13章：电磁场的辐射理论。 本章关注于加速电荷的辐射场。从延迟电位（Retarded Potentials）出发，推导出有限体积内电磁场随时间变化的表达式。详细分析了电偶极子（如振子天线）的辐射场远场近似、辐射功率和方向图，引入了有效面积和辐射强度等关键概念。 第14章：散射、衍射与互易性原理。 探讨了电磁波在障碍物周围的衍射现象。引入了兰彻弗德-赫兹（Lange-Hertz）互易性原理，并展示了该原理在天线方向图和散射截面分析中的强大工具性。对瑞利散射和米氏散射的基本概念进行了概述。 第15章：电磁场理论在现代工程中的展望。 简要回顾了电磁理论在光纤通信、微纳光子学、电磁兼容性（EMC）以及电磁成像技术中的前沿应用案例，旨在激发读者进一步研究的兴趣。 本书特色总结： 1. 严格的数学推导与物理图像的结合： 每一公式的引入都伴随着清晰的物理背景和严谨的数学论证，避免了“黑箱操作”。 2. 丰富的例题与习题： 全书包含超过300个精心设计的数值计算和概念分析题，覆盖了从基础计算到复杂工程问题的各个层次。 3. 强调介质效应： 对各向异性、非线性介质中的电磁行为进行了专门的探讨，拓宽了理论应用的边界。 4. 先进的符号系统： 采用国际公认的标准符号和单位系统（MKS制），确保与国际前沿文献的衔接顺畅。 本书是理论物理、电子信息、通信工程、电磁场与微波技术等专业学生不可或缺的经典教材和重要参考资料。
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