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绪论

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Academic year: 2022

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全文

(1)

电动力学

李涛

taoli@nju.edu.cn

http://dsl.nju.edu.cn/litao/

(2)

引 言

Introduction

电动力学的研究对象是电磁场的基本性质、运 动规律以及它和带电物质之间的相互作用。

电动力学的研究内容是阐述宏观电磁场理论,

主要从实验定律中总结电磁场的普遍规律,建立

Maxwell’s equations。讨论稳恒电磁场、电磁波传

播、电磁波辐射及电动力学的参考系问题。

(3)

课程的主要目的:

1) 掌握电磁场的基本规律,加深对电磁场性 质和时空概念的理解;

2) 获得本课程领域内分析和处理一些基本问 题的初步能力,为以后解决实际问题打下基础;

3) 通过电磁场运动规律和狭义相对论的学习

,更深刻领会电磁场的物质性,帮助我们加深辩证

唯物主义的世界观。

(4)

学习电动力学课程的主要意义是:

在生产实践和科学技术领域内,存在着大量和电磁场 有关的问题。

例如电力系统、凝聚态物理、天体物理、粒子加速器 等,都涉及到不少宏观电磁场的理论问题。在迅变情况下,

电磁场以电磁波的形式存在,其应用更为广泛。无线电波、

热辐射、光波、X射线和γ射线等都是在不同波长范围内 的电磁波,它们都有共同的规律。因此,掌握电磁场的基 本理论对于生产实践和科学实验都有重大的意义。

(5)

生活的相关性

(6)

研究前沿——“科学家的幻想”

 光学负折射 (

Negative refraction)

?

(7)

 光学隐身 (

invisible clocking)

研究前沿——“科学家的幻想”

(8)

研究前沿——“科学家的幻想”

 光学引力 (

optical pulling force)

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研究前沿——“科学家的幻想”

 幻觉光学(

Illusion optics )

(10)

研究前沿——神奇的功能

 模拟黑洞 、爱因斯坦环

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研究前沿——神奇的功能

 平直空间中的光线弯曲

Airy beam

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研究前沿——神奇的功能

 平板超级透镜

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电磁现象的虚幻与现实 想了解

《电动力学》是非常重要的 基础!

改造世界的未来技术 想发展

(14)

电动力学课程特点:

不同于普通电磁学,主要体现在思维抽象、习题 难解等。侧重点不同 —— “场”和“势”!

在学习时要注意掌握好概念、原理、结构和方法

,这些在听课、阅读、复习、小结和总复习时都 要注意做到,既见树木,更见森林。

要在数学与物理结合上下硬功夫,培养物理与数

学间相互“翻译”的能力,能熟练地运用数学独

立地对教材内容进行推导,并明确它们的物理意

义和图象。

(15)

参考书:

1、电动力学 郭硕宏编 高等教育出版社 2、电动力学 尹真 编 南京大学出版社 3、Classical Electrodynamics J. D. Jackson 4、现代电动力学 王振林编(特别推荐)

前序课程:《电磁学》、《数学物理方法》

重要辅助:

1、Matlab、Mathematica 编程

2、Comsol、CST、FDTD 等电磁仿真软件

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学习成绩评定方法:

总成绩 = 期末成绩50-60%

+期中成绩30-40%

+平时成绩10%

(作业、思考题、小论文、

project)

出国推荐必要条件:总评

A or 小论文优秀

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内容大纲

第一章 电磁现象的普遍规律 1.1 电荷与电场

1.2 电流与磁场

1.3 麦克斯韦方程组 1.4 介质的电磁性质 1.5 电磁场边值关系

1.6 电磁场的能量与能流 预备知识——矢量运算

0.1 标量场的梯度-哈密顿算符 0.2 矢量场的散度-高斯定理

0.3 矢量场的旋度-斯托克斯定理 0.4 正交曲线坐标系

0.5 二阶微分算符 格林定理 0.6 张量及其运算

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内容大纲

第二章 静电场

2.1 标势及其微分方程 2.2 唯一性定理

2.3 拉普拉斯方程及分离变 量法

2.4 镜像法

2.5 格林函数法 2.6 电多极矩

第三章 静磁场

3.1 矢势及其微分方程 3.2 磁标势

3.3 磁多极矩 3.4 A-B效应

3.5 超导体的电磁性质

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内容大纲

第四章 电磁波的传播 4.1 平面电磁波

4.2 电磁波在介质界面的反射 与折射

4.3 导体存在时的电磁波传播 4.4 波导和谐振腔

4.5 高斯光束 4.6 等离子体

第五章 电磁波的辐射

5.1 电磁场的矢势和标势 5.2 推迟势

5.3 电偶极辐射

5.4 磁偶极辐射与电四极辐射 5.5 电磁波的干涉和衍射

5.6 电磁场的动量

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内容大纲

第六章 狭义相对论

6.1 相对论的实验基础

6.2 相对论基本原理与洛伦兹变换 6.3 相对论的时空理论

6.4 相对论理论的四维形式 6.5 电动力学理论的协变性 6.6 相对论动力学

狭义相对论时空

相对论力学与电动力学

參考文獻

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