Quantum Physics of Atoms Solids, Molecules, Nuclei and Particles pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley and Sons (WIE)

作者:Robert M. Eisberg

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470088234

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好的，这是一份针对一本假想的、不包含“Quantum Physics of Atoms Solids, Molecules, Nuclei and Particles”这一主题的图书的详细简介。 --- 《经典电磁学与相对论基础：场论的精确描述与应用》 图书简介 本书致力于为物理学、工程学及相关领域的读者提供一套严谨而深入的电磁场理论和狭义相对论的综合性教程。本书聚焦于麦克斯韦方程组的经典表述，并系统地探讨其在静电学、静磁学、时变场以及电磁波传播中的应用，同时辅以必要的相对论性框架来阐明电磁学与时空结构的内在联系。 核心内容与结构 本书共分为八个主要部分，共二十章，旨在构建一个从宏观电磁现象到微观场论描述的完整知识体系。 第一部分：静电学的几何基础（第1-3章） 本部分着重于电荷的静态分布及其产生的电势和电场。 第1章：电荷与库仑定律的向量场表述。 我们从离散电荷体系的叠加原理出发，推导出连续体电荷分布的积分形式。重点讨论了电荷密度 $ ho(mathbf{r})$ 的概念，并引入了电场强度 $mathbf{E}(mathbf{r})$ 的定义。本章细致分析了电场线、电场通量以及高斯定律的微分与积分形式，强调了高斯定律作为静电场基本规律的地位。 第2章：电势与拉普拉斯方程。 详细阐述了电势 $Phi(mathbf{r})$ 相较于电场 $mathbf{E}$ 在计算上的优势。在无源区域，我们推导并求解了泊松方程 $ abla^2 Phi = - ho/epsilon_0$ 和拉普拉斯方程 $ abla^2 Phi = 0$。本章重点讨论了二维静电学问题中的共形映射法和格林函数方法在求解边界值问题中的应用。 第3章：导体、介质与边界条件。 探讨了在静电平衡状态下导体的性质，如电荷面密度、内部电场为零的物理意义。详细分析了电介质材料的极化现象，引入了电位移矢量 $mathbf{D}$ 的概念，并系统地推导了电场在不同介质界面上的精确边界条件（如 $mathbf{E}$ 的切向分量连续性与 $mathbf{D}$ 的法向分量不连续性）。 第二部分：静磁学的源与场（第4-6章） 本部分将视角转向运动电荷，即电流，及其产生的磁场。 第4章：电流与毕奥-萨伐尔定律。 从稳恒电流的性质出发，定义了电流密度 $mathbf{J}(mathbf{r})$。通过对毕奥-萨伐尔定律的严格推导，计算了各种常见电流分布（如无限长导线、电流矩形回路）产生的磁感应强度 $mathbf{B}$。 第5章：安培环路定律与磁矢量势。 阐述了安培环路定律作为磁场基本方程之一，在具有高对称性系统中的应用。引入了磁矢量势 $mathbf{A}$ 作为 $mathbf{B}$ 的源，并给出了其泊松方程形式：$ abla^2 mathbf{A} = -mu_0 mathbf{J}$。讨论了规范选择（如洛伦兹规范）在简化计算中的作用。 第6章：磁介质与磁化。 类似于介质中的电极化，本章深入研究了物质磁性。定义了磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$，推导了磁介质中的关系式 $mathbf{B} = mu mathbf{H}$。分析了抗磁性、顺磁性和铁磁性的微观起源及其宏观表现，并讨论了界面处的磁场边界条件。 第三部分：电磁场的时变与麦克斯韦方程组的完备化（第7-9章） 这是全书的核心部分之一，着重于法拉第电磁感应定律的引入以及麦克斯韦方程组的最终形式。 第7章：电磁感应与法拉第定律。 详细分析了变化的磁通量如何产生电动势（法拉第定律的积分形式）。从宏观到微观，解释了涡旋电场 $mathbf{E}_{ ext{rot}}$ 的存在，并将其纳入场的方程体系。 第8章：位移电流与麦克斯韦方程组。 阐明了安培定律在处理非稳恒电流时需要修正（引入位移电流 $epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t}$）的原因，以确保电荷守恒（连续性方程）。系统地总结了完整的麦克斯韦方程组（微分形式），强调了它们是描述所有经典电磁现象的基石。 第9章：电磁场的能量、动量与坡印廷矢量。 探讨了电磁场自身的能量密度 $u$ 和能量流密度（坡印廷矢量 $mathbf{S}$）。推导了坡印廷定理，将其作为能量守恒在电磁场中的精确表达。此外，还计算了电磁场对物体施加的压力（动量）。 第四部分：电磁波的传播与辐射（第10-12章） 本部分将麦克斯韦方程组应用于描述时变场的传播，特别是电磁波。 第10章：无源区域的波动方程。 在无源、无介质（或均匀介质）的条件下，从麦克斯韦方程组推导出描述 $mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$ 的齐次波动方程。详细分析了平面电磁波的相速度、波数矢量，并讨论了电场和磁场之间的正交性关系。 第11章：波的反射与折射。 应用边界条件分析平面电磁波在两种不同介质界面上的传播行为。详细推导了菲涅耳公式（Fresnel Equations），区分了平行偏振波和垂直偏振波的反射与透射系数，并讨论了全内反射现象。 第12章：电磁波的吸收、色散与介质特性。 研究了电磁波在具有损耗（电导率 $sigma > 0$）的介质中的传播，引入了复波数和趋肤深度概念。简要概述了线性响应理论（如德拜模型）如何将材料参数（$epsilon, mu$）与频率相关联，从而解释色散现象。 第五部分：电磁场的产生与辐射（第13-14章） 本部分关注非均匀场源，特别是加速电荷的辐射。 第13章：缓变场近似与电偶极子辐射。 在源区域，麦克斯韦方程组的解通常需要用到林纳德-维歇尔势（Liénard-Wiechert Potentials）。本书采用近似方法，详细推导了电偶极子（如振荡的偶极子天线）的辐射场（远场近似），计算了其辐射功率。 第14章：磁偶极子与四极辐射。 讨论了磁偶极子的辐射场，并将其与电偶极子辐射进行比较。简要介绍了高阶辐射项（如四极辐射）在某些低频或特殊情况下（如非线性振荡）的重要性。 第六部分：狭义相对论的基础（第15-16章） 本部分作为连接电磁学与相对论的桥梁，重点是时空变换。 第15章：伽利略变换的局限与爱因斯坦的假设。 批判性地回顾了伽利略变换在处理高速运动时的失效，提出光速不变原理和相对性原理。推导出洛伦兹变换，并解释了时间膨胀、长度收缩等基本效应。 第16章：四维时空与相对论动力学基础。 引入四维坐标、四维速度和四维动量等概念。讨论了相对论性质量和能量-动量关系 $E^2 = (pc)^2 + (m_0c^2)^2$。 第七部分：相对论电磁学（第17-18章） 将狭义相对论的框架应用于电磁学，展现电场和磁场之间的内在统一性。 第17章：四维电流密度与电磁场张量。 定义四维电流密度 $J^mu = (c ho, mathbf{J})$。系统地构建了四维电磁场张量 $F^{mu u}$，展示了 $mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$ 如何作为该张量的不同分量。推导了麦克斯韦方程组的紧凑的张量形式。 第18章：场量的相对论变换。 利用张量变换法则，推导出电场和磁场在不同惯性系间的洛伦兹变换公式。通过这一推导，直观地展示了静电场在高速运动的参考系中如何“产生”出磁场分量，反之亦然。 第八部分：电磁场论的高级主题选讲（第19-20章） 第19章：库仑规范下的电磁场。 讨论在特定规范（库仑规范）下，如何分离电磁场的“纵向”部分（对应于瞬时相互作用，$ abla cdot mathbf{E} = ho/epsilon_0$）和“横向”部分（对应于传播的辐射场）。 第20章：电磁场与物质的相对论描述。 简要回顾了材料属性在相对论框架下的表现，以及在分析电磁场与高速运动电荷相互作用时，相对论框架的必要性。 本书的特色在于其数学处理的严谨性，从矢量微积分到张量分析，确保读者能全面掌握经典电磁理论的深刻内涵，并理解电磁学与时空几何的不可分割性。本书适合具备微积分和基础线性代数知识的理工科高年级本科生及研究生使用。

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