Classical Electrodynamics (Solutions Manual For John David Jackson)

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出版者:Eurasia
作者:John David Jackson
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1985
价格:0
装帧:Hardcover
isbn号码:9789579437097
丛书系列:
图书标签:
  • 电动力学
  • 经典电动力学
  • Jackson
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具体描述

经典电磁学导论 本书旨在为物理学、工程学及相关领域的研究生和高年级本科生提供一套全面而深入的经典电磁学教材。它建立在麦克斯韦方程组的基础之上,系统地阐述了从静电学到电动力学,再到辐射场和相对论性电磁学的核心概念、理论框架和解题方法。 结构与内容概述: 全书内容组织严谨,逻辑清晰,旨在培养读者对电磁现象的深刻物理洞察力以及娴熟的数学处理能力。 第一部分:静电学与介质 本部分首先回顾了库仑定律和电荷的连续性假设,随后深入探讨了静电学的基本原理。 1. 静电场的描述与泊松方程: 详细介绍了电势的概念,推导了泊松方程和拉普拉斯方程,并着重讨论了在不同边界条件下的解法,例如格林函数在静电学中的应用。特别地,对二维静电场中的唯一性定理进行了详尽的论述。 2. 导体与静电能量: 深入分析了处于静电平衡状态下的导体特性,包括导体表面的电荷分布、电荷的像原理(Method of Images)。对镜像法进行了系统的分类,从简单的点电荷到复杂的导体几何形状,提供了大量实例分析。同时,详细计算了静电场的能量密度和总能量,并探讨了电偶极子在静电场中的行为。 3. 静电学中的介质: 引入了电位移矢量 $mathbf{D}$ 和极化强度 $mathbf{P}$ 的概念,建立了介质中的本构关系。讨论了均匀、各向同性线性电介质的静电平衡问题,并处理了介质分界面上的边界条件。对电介质中的能量和力进行了细致的分析。 4. 电荷分布的理论分析: 探讨了电荷和电流分布的球谐函数展开,特别是电多极矩的概念,为处理复杂电荷分布的远场行为奠定了基础。 第二部分:静磁学与材料 本部分将研究稳定的电流系统,并引入磁场的概念。 1. 稳恒电流与毕奥-萨伐尔定律: 从稳恒电流的定义出发,推导了毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律。着重分析了具有特定对称性的电流分布(如直线电流、圆形电流环)所产生的磁场。 2. 磁矢量势与安培力: 引入磁矢量势 $mathbf{A}$,并利用其简化了磁场的计算。详细分析了载流回路之间的相互作用力(安培力)和磁矩的概念。 3. 磁介质中的场: 如同电介质一样,详细讨论了磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$。建立了磁介质中的本构关系,包括抗磁性、顺磁性和铁磁性的基本性质,并分析了磁介质边界上的条件。 4. 磁场的能量与等效电流: 计算了磁场的能量密度,并探讨了磁场中存储的总能量。引入了磁介质中等效表面电流和体积电流的概念,将磁介质内部的场分布归结为边界电流的贡献。 第三部分:电磁感应与麦克斯韦方程组 本部分是连接静电/静磁与时变场的核心桥梁。 1. 法拉第电磁感应定律: 系统阐述了法拉第定律,区分了动生电动势和变换电动势。深入分析了时间依赖的磁场如何产生电场(旋度形式的电场)。 2. 麦克斯韦方程组的完备化: 基于电荷守恒律,引入了麦克斯韦的位移电流项,从而将安培定律推广为更一般的形式。完整地给出了在任意介质中,时变电磁场的四个基本麦克斯韦方程。 3. 动生场与标量/矢量势的推广: 在时变情况下,重新审视标量势 $phi$ 和矢量势 $mathbf{A}$ 的定义,并确定了它们必须满足的规范条件(如洛伦兹规范和库仑规范)。 4. 能量与动量流: 推导了坡印廷定理(Poynting's Theorem),精确描述了电磁场中能量的传输率和耗散率。引入坡印廷矢量 $mathbf{S}$,作为能量流密度的量度,并讨论了动量流和辐射压力。 第四部分:电磁波与辐射 本部分聚焦于电磁场在自由空间和介质中传播的动力学行为。 1. 平面电磁波的传播: 在无源、无损的均匀介质中,求解麦克斯韦方程组导出的齐次波动方程。详细分析了横波的性质,包括波速、波阻抗以及电场、磁场和传播方向之间的相位关系。 2. 介质中的波: 讨论了平面波在非磁性、非导电介质(如电介质)中的传播特性,包括反射和折射(斯涅尔定律的导出)。随后,重点分析了全内反射现象。 3. 导波系统: 研究了电磁波在有限边界内(如波导管)的约束传播问题。讨论了在矩形波导中横电波(TE)和横磁波(TM)模式的特征方程和截止频率,强调了模式的离散性。 4. 电磁辐射: 从处理时变多极矩的辐射开始,详细分析了电偶极子和磁偶极子的辐射场(特别是其远场近似)。讨论了辐射场的功率分布和总辐射功率。 第五部分:相对论性电磁学 本部分将电磁学置于狭义相对论的框架下,揭示了电磁场张量的内在结构。 1. 相对论基础回顾: 简要回顾了洛伦兹变换和四维时空的概念,为后续的张量分析做准备。 2. 电磁场张量: 构建了电磁场张量 $F^{mu u}$,并展示了麦克斯韦方程组在洛伦兹变换下的协变形式。这清晰地表明了电场和磁场在不同惯性系中如何相互关联和转换。 3. 洛伦兹变换下的电磁场: 通过张量变换规则,推导了电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{B}$ 在不同参考系之间的精确变换关系。通过具体的例子(如运动电荷产生的场),说明了磁场在某种意义上是电场的“相对论性修正”。 4. 相对论性源项: 将洛伦兹协变的电荷密度和电流密度整合,形成了四流密度 $mathbf{J}^mu$。将泊松/拉普拉斯方程推广到相对论形式,并研究了洛伦兹协变下的辐射公式。 全书力求理论的严谨性与物理图像的清晰性并重,通过大量的数学推导和物理模型的构建,使用户能够掌握解决复杂电磁问题的必备工具和深层理解。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书,我接触过的物理教材中,绝对是翘楚中的翘楚。它的内容深度和广度,远非一般的入门级课程所能比拟。刚开始翻阅的时候,那种迎面而来的严谨和详尽,确实会让人感到一丝压力,但这正是它价值所在。它并没有试图将复杂的概念简化到失去本质,而是循序渐进地构建起一套完整的理论框架。从电荷和电场的静电学基础,到麦克斯韦方程组的精妙统一,再到电磁波的传播与辐射,每一个章节都像是一块精心打磨的宝石,闪烁着物理学的智慧光芒。我特别欣赏作者在讲解过程中,对物理直觉的培养和对数学工具的灵活运用之间的平衡。很多时候,一个看似抽象的数学推导,在作者的阐述下,便能转化为清晰的物理图像,让人豁然开朗。当然,要完全消化这本书的内容,绝非一日之功,需要投入大量的时间和精力去思考、去推导,甚至去反复琢磨那些看似不起眼的细节。但正是这种深度的钻研,才能真正领略到经典电动力学的魅力,以及它如何深刻地解释了我们周围世界的种种现象。

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这是一本真正意义上的“参考书”,尤其是当你对经典电动力学有着相当的了解,并且正在寻找更深入的洞见和更全面的视角时。它不像某些教材那样,只是简单罗列公式和定理,而是花了大篇幅去解释这些理论是如何发展起来的,它们背后的物理思想是什么,以及在不同情境下的适用性。作者的写作风格非常独特,充满了哲学思考的痕迹,常常能引导读者去思考“为什么”和“如何”,而不是仅仅停留在“是什么”的层面。我曾经在解决一个非常棘手的辐射问题时,花了大量时间查阅这本书,最终从中获得的启发,远不止是找到一个现成的答案,更是对整个物理过程有了更深刻的理解。它的一些章节,比如关于散射理论或者多极展开的讨论,堪称经典,即使是多年的物理研究者,也能从中受益匪浅。这本书的价值,并不仅仅在于它提供了多少信息,更在于它教会了你如何去思考物理问题,如何建立模型,以及如何用严谨的数学语言去描述物理实在。

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当我第一次拿到这本书的时候,就被它厚重的体积和密集的公式所震撼。但随着阅读的深入,我逐渐领略到它非凡的价值。这本书的内容涵盖了经典电动力学的几乎所有重要方面,并且在每一个细节上都力求做到最严谨、最透彻。它不是一本“轻松阅读”的书,但它绝对是一本“深度学习”的书。作者的讲解方式非常注重逻辑的连贯性和概念的清晰性,即使是那些非常抽象的概念,在他手中也变得相对易于理解。我曾经为了弄清楚一个关于电磁场量子化的问题,反复阅读了书中相关的章节,每一次阅读都有新的收获。这本书给我最大的启发,就是让我认识到,物理学的美,恰恰在于它的严谨和深刻。它不仅仅是知识的堆砌,更是对宇宙规律的探索和理解。对于任何想要深入学习经典电动力学的学生或研究者来说,这本书都是一本不可或缺的宝典。

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这本书的魅力,在于它不仅仅是一本关于“电动力学”的书,更是一本关于“物理学思维方式”的书。作者在处理每一个问题时,都展现出了极高的洞察力。他不会直接给出答案,而是会引导你思考问题的根源,如何从更基本的原理出发,构建出解决问题的框架。比如,在讲解电磁场的能量和动量守恒时,他会详细地推导能量-动量张量,并解释其物理意义。这种严谨的推导过程,对于培养科学研究者的严谨性至关重要。我尤其喜欢书中的一些“历史性”的介绍,作者会穿插讲解一些重要的物理概念是如何被发现和发展起来的,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我对这些概念有了更深层次的理解。这本书的内容,常常能引发我对于物理世界更宏大的思考,让我感受到物理学作为一门探索自然规律的科学的强大之处。

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坦白说,这本书对于初学者来说,可能是一座难以逾越的山峰。它的篇幅相当可观,内容的密度也极高,需要读者具备扎实的数学基础和一定的物理直觉。但如果你能坚持下来,你会发现它是一座宝藏。我记得我在学习过程中,常常会因为一个细节的疑问,而在这本书里找到最详尽的解释。作者在处理那些相对“边缘”但又至关重要的概念时,比如洛伦兹力在不同参考系下的协变性,或者电磁场的拉格朗日量表述,都处理得极其到位。它不是那种“速成”的教材,更像是一位循循善诱的导师,引导你一步一步地深入物理世界的腹地。书中的许多例子和习题,都经过精心设计,能够有效地检验你对概念的理解程度,并帮助你巩固所学。对于那些希望在理论物理领域有所建树的学生来说,这本书几乎是必读的。它为你打下坚实的基础,让你在面对更前沿的物理问题时,能够游刃有余。

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