基础物理学（下） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:李承祖

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:19.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030135407

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 基础物理学
• 大学教材
• 理工科
• 物理
• 下册
• 大学物理
• 电磁学
• 力学
• 光学

图书简介：电磁场理论与光学基础 本书聚焦于经典物理学的两大核心支柱——电磁场理论与波动光学，旨在为读者构建一个严谨、深刻且直观的理论框架。本书的编写严格遵循物理学的基本原理和现代的教学方法，力求在保持理论深度和数学严谨性的同时，增强对物理图像的培养和应用能力的训练。 --- 第一部分：静电场与静磁场基础 (Electrostatics and Magnetostatics) 本部分作为后续电动力学的基础，将从最基本的场论概念出发，系统阐述静态电磁现象的规律。 第一章：电荷与库仑定律 本章首先引入电荷的基本性质，包括电荷守恒定律和电荷的量子化。随后，详细推导和阐述了库仑定律，并将其推广到连续电荷分布情况下的场强计算。重点讨论了通过积分方法计算复杂几何形状（如带电球壳、无限长导线、均匀带电平面）的电场分布。 第二章：高斯定理与电势 高斯定理作为理解电场通量的核心工具，在电磁场理论中占据至关重要的地位。本章深入探讨高斯定理的数学形式（积分和微分形式）及其在求解具有高度对称性问题中的强大威力。紧接着，引入电势的概念，阐述电场与电势之间的微分关系 ($mathbf{E} = - abla V$)，并讲解如何利用泊松方程和拉普拉斯方程求解特定边界条件下的电势分布。对电势能、等势面等概念进行详尽的分析。 第三章：导体、电介质与静电场的能量 本章专注于电介质对静电场的影响。首先分析理想导体在静电平衡时的特性（场强为零、电荷分布于表面等）。随后，详细介绍电介质的极化现象，引入电位移矢量 $mathbf{D}$，并推导出 $mathbf{D}$ 的高斯定理形式。在深入理解介质的宏观效应后，本章转向能量角度，推导静电场的能量密度和总能量，并讨论静电场的唯一性定理。 第四章：稳恒电流与恒定磁场 本部分过渡到稳恒电流产生的磁场。从电流密度、欧姆定律在微分形式下的表达开始，引入电流连续性方程，确保电荷守恒。随后，重点讲解毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law），用于计算由各种电流元产生的磁感应强度 $mathbf{B}$。 第五章：安培环路定理与磁矢势 对标高斯定理，本章引入安培环路定理，并展示其在具有高对称性电流分布（如无限长直导线、螺线管、电流矩形线圈）中求解磁场 $mathbf{B}$ 的便利性。随后，为了处理更复杂的非对称问题，介绍磁矢势 $mathbf{A}$ 的概念，及其与磁场的关系 ($mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$)，并讨论静磁场下的泊松方程的推广形式。 第六章：磁介质与磁场的能量 本章处理磁介质的影响。通过分析磁化强度 $mathbf{M}$，引入磁场强度 $mathbf{H}$，并给出 $mathbf{H}$ 的安培环路定理形式。深入讨论顺磁性、抗磁性和铁磁性的微观起源和宏观表现。最后，推导稳恒磁场的能量密度和总能量，并讨论磁矩的性质及其在非均匀磁场中的受力。 --- 第二部分：时变电磁场与麦克斯韦方程组 (Time-Varying Fields and Maxwell's Equations) 本部分是连接静场理论与动态电磁现象的桥梁，是理解所有电磁波和辐射现象的基石。 第七章：法拉第电磁感应定律与麦克斯韦修正 本章从法拉第电磁感应定律的实验观察出发，阐述了变化的磁场如何产生涡旋电场。这是从静场理论迈向时变场的关键一步。随后，分析安培定律在处理不连续电流（如充电的平行板电容器）时的不完备性，并详细推导麦克斯韦对安培定律的修正——引入位移电流密度。 第八章：麦克斯韦方程组的完整形式 本章系统地整合前述所有定律，以最简洁、优美的微分形式给出完整的四组麦克斯韦方程组（分别针对电场 $mathbf{E}$、电位移 $mathbf{D}$、磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$）。本章着重于理解这四组方程的物理意义、它们之间的内在联系，以及它们在时空中的传播特性。同时，探讨了电磁场的四个基本势（标量势 $V$、磁矢势 $mathbf{A}$）以及洛伦兹规范和库仑规范的选择对方程求解的影响。 第九章：电磁场的能量、动量与边界条件 在完整的麦克斯韦方程组框架下，本章推导坡印廷定理 (Poynting's Theorem)，深入探讨电磁场的能量守恒与能量流。引入坡印廷矢量 $mathbf{S}$ 描述能量的传输方向和密度。此外，详细推导了电磁场在理想导体、电介质界面上的八条边界条件，这些条件是解决实际工程问题的关键。 --- 第三部分：电磁波的产生与传播 (Electromagnetic Waves) 本部分是电动力学应用的核心，完全基于麦克斯韦方程组的波动方程解。 第十章：无源空间中的平面电磁波 从麦克斯韦方程组出发，推导出均匀、无源、各向同性介质中的电磁波波动方程。详细求解该方程，得到平面电磁波的通解。本章的核心内容包括：分析 $mathbf{E}$、$mathbf{B}$ 场之间的相位关系（横波特性）、传播方向的关系，以及电磁波的能流密度与强度（坡印廷矢量）。 第十一章：电磁波在介质中的传播特性 本章扩展到电磁波在不同线性介质中的传播问题。分析电磁波在良导体中的衰减和穿透深度（趋肤效应），并解释折射率、介电常数和磁导率对波速和传播常数的影响。特别讨论了色散关系的概念。 第十二章：波的反射与折射 本章是光学与电磁学交汇的关键点。利用第九章推导的边界条件，严格推导菲涅耳公式（Fresnel Equations），精确计算电磁波在两种不同介质界面上发生垂直入射、斜入射时的反射系数和透射系数。深入分析全反射现象及其临界角。 --- 第四部分：导引与辐射 (Waveguides and Radiation) 第十三章：导引中的电磁场 本章讨论电磁波在特定几何结构中传播的问题，重点是金属波导。详细分析矩形和圆柱波导中的本征模式（TEM、TE、TM 模式），计算截止频率，并探讨波导内能量传输的特性。 第十四章：电磁波的辐射 本章介绍电磁波的产生机理——加速电荷。首先从线性振子模型出发，推导辐射场的远场近似解，并计算出偶极子天线的辐射功率和方向图。这为理解无线电通信、天线理论奠定了基础。 --- 总结与展望 本书的结构设计旨在引导读者从宏观的经验定律，逐步深入到微观的场论描述，最终理解光和电磁现象的统一本质。全书配有大量的数学推导和物理图像的讨论，帮助读者不仅掌握“如何计算”，更能理解“为何如此”。本书的深度和广度使其成为深入学习电磁学、为后续学习电动力学或光学提供坚实基础的理想教材。

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