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俞允强 著

图书标签:

• 电动力学
• 电磁学
• 物理学
• 教程
• 大学物理
• 电磁场理论
• 麦克斯韦方程
• 经典电动力学
• 物理教材
• 理工科

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301042458

版次：1

商品编码：11851292

包装：平装

丛书名： 北京大学物理学丛书

开本：32开

出版时间：1999-07-01

用纸：胶版纸

页数：272

字数：220000

内容简介

本书是《北京大学物理学丛书》之一，是作者在三十多年教学的基础上编写的。内容包括经典电动力学基础、静电问题、静磁问题、电磁波的传播、电磁波的激发、狭义相对论基础、相对论性的物理学、运动电荷的电磁场、介质对电磁波的影响等。与现有电动力学的有关教材不同的是：本书定位为简明教程，“简”是选材精练，“明”是讲究教学技巧或艺术，作者正是考虑到基础课教学的特点，保留了理论的系统性和基本概念的清晰性。
书后附有习题和参考答案，还附有作者对本课程教学的说明和体会。
本书可作为高等学校物理系电动力学课教材。

作者简介

俞允强，1937年出生。1959年毕业于北京大学物理系。1982年在意大利的SISSA获天体物理博士学位。现任北京大学教授，理论物理博士生导师。他长期讲授各种理论物理基础课，一直颇获好评。近十余年研究广义相对论和宇宙学，也讲授相关课程。他的研究论文和教学工作都曾多次获奖。

目录

第1章 经典电动力学基础
1.1静电场的方程式
1.2静磁场的方程式
1.3电磁感应定律
1.4麦克斯韦方程
1.5电磁作用下的能量守恒定理
1.6电磁作用下的动量守恒定理
1.7介质的电磁性质
1.8介质中的麦克斯韦方程
1.9介质界面上的电磁规律
第2章 静电问题
2.1静电势和泊松方程
2.2偶极子和四极子
2.3静电场的多极展开
2.4多极子在外电场中的势能
2.5静电边值问题的唯一性定理
2.6静电镜像法
2.7特解叠加法
第3章 静磁问题
3.1磁场的矢势
3.2圆电流圈的磁场和磁偶极子的概念
3.3静磁场的多极展开
3.4磁偶极子在外磁场中所受的力和力矩
3.5磁场的标势和磁荷的概念
3.6静磁屏蔽
第4章 电磁波的传播
4.1真空中的平面电磁波
4.2偏振的描述
4.3平面电磁波的能量和能流
4.4电磁波在介质表面的反射和折射
4.5导电介质中的电磁波
4.6微波在波导管内的传播
第5章 电磁波的激发
5.1电磁势及其方程式
5.2电磁势的推迟解
5.3谐振荡电流的电磁场
5.4辐射功率和角分布
5.5中心馈电的直天线
5.6电偶极辐射
5.7磁偶极辐射和电四极辐射
第6章 狭义相对论基础
6.1电磁学和相对性原理
6.2光速不变性和洛伦兹变换
6.3时空的物理性质
6.4对洛伦兹变换的检验
6.5因果律对速度的限制
6.6相对论性的速度合成
6.7三维空间中的张量
6.8相对性原理的四维表述
第7章 相对论性的物理学
7.1电动力学规律的协变性
7.2电磁场强的变换性质
7.3电磁场的四维动量能量张量
7.4相对论性的力学
7.5质能关系
7.6质点的四维动量及其守恒
第8章 运动电荷的电磁场
8.1李纳－维谢尔势
8.2运动电荷的电磁场
8.3匀速运动电荷的电磁场
8.4运动电荷的辐射功率
8.5非相对论性粒子的辐射
8.6相对论性的粒子的辐射
8.7辐射阻尼力
第9章 介质对电磁波的影响
9.1自由电子对电磁波的散射
9.2束缚电子对电磁波的散射
9.3介质对电磁波的吸收和色散
9.4经典电动力学的适用范围
附录1三维矢量和张量分析的常用公式
附录2国际单位制与高斯单位制
附录3有关的物理常数
附录4习题选编
对教师的一些说明

前言/序言

《量子场论导论》 本书旨在为具备经典电动力学和初步量子力学基础的读者提供一个清晰、系统的量子场论入门。量子场论是现代物理学描述基本粒子及其相互作用的通用框架，它融合了狭义相对论和量子力学，是理解粒子物理学、凝聚态物理学乃至宇宙学等诸多前沿领域的基石。 本书的叙述风格力求严谨而易于理解，避免不必要的数学复杂性，同时又不失理论的精髓。我们相信，理解量子场论的关键在于掌握其核心概念、基本方程以及物理图像。因此，本书将围绕这些要素展开。 第一章：量子场论的缘起与基本思想 在深入具体的数学形式之前，我们首先回顾量子场论产生的历史背景和其核心思想。我们将探讨经典场论（如麦克斯韦电磁场）与量子力学如何融合，引出“场”作为基本实在的概念。通过类比经典场量子化过程，我们将初步领略量子场的概念，理解粒子是如何在场激发下产生的。 第二章：相对论性量子力学基础 量子场论是建立在狭义相对论基础上的。本章将回顾狭义相对论的关键概念，如洛伦兹变换、四维矢量等，并在此基础上介绍最简单的相对论性波动方程——克莱因-戈尔登方程和狄拉克方程。我们将详细分析这些方程的物理意义，特别是狄拉克方程在解释电子自旋和反粒子存在方面的成功。 第三章：自由场的量子化 本章是本书的核心，我们将学习如何将经典的场方程转化为量子场算符。我们将从最简单的标量场（无旋、无自旋粒子）开始，演示正能量模式和负能量模式的量子化过程，引入产生算符和湮灭算符的概念。通过这种方式，我们将理解粒子的产生和湮灭是如何在量子场论中自然而然地描述的。随后，我们将进一步学习费米子场（如电子）的量子化，以及如何处理费米子和玻色子场的不同统计性质。 第四章：相互作用与微扰理论 自然界中的基本粒子并非孤立存在，它们之间会发生各种相互作用。本章将介绍如何在量子场论框架下引入相互作用。我们将学习拉格朗日量和哈密顿量中的相互作用项，并介绍微扰理论作为处理相互作用的主要工具。通过费曼图的引入，我们将直观地理解粒子相互作用的发生过程，并学习如何计算基本过程的散射截面和衰变宽度。 第五章：量子电动力学（QED）初步 量子电动力学是描述光子与带电粒子（如电子）相互作用的量子场论。本章将以QED为例，详细介绍量子场论的实际应用。我们将学习QED的拉格朗日量，推导出狄拉克方程和麦克斯韦方程的量子场形式，并展示如何利用费曼图计算电子-电子散射、电子-正电子湮灭等基本过程。我们将探讨QED的成功之处，如精确预测的兰姆移和反常磁矩。 第六章：对称性与守恒律 对称性在理论物理中扮演着至关重要的角色。本章将探讨对称性与守恒律之间的深刻联系，即诺特定理。我们将学习全局对称性和局域对称性的概念，以及它们在量子场论中的体现。例如，U(1)局域对称性与电荷守恒的关联。 第七章：重整化初步 在计算某些物理量时，我们可能会遇到无穷大的结果，这是量子场论中的一个挑战。本章将介绍重整化学的基本思想和方法。我们将理解“发散”的物理根源，并学习如何通过重新定义物理参数（如质量和电荷）来消除这些无穷大，从而得到有限且与实验一致的物理结果。我们将初步了解重整化群的概念。 第八章：更广泛的应用与展望 最后，本章将简要介绍量子场论在其他领域的应用，如量子色动力学（QCD）描述强相互作用，以及在凝聚态物理中描述准粒子的行为。我们将展望量子场论在未来物理学发展中的作用，以及尚未解决的挑战，如量子引力问题。 本书的目的是为读者打下坚实的量子场论基础，使其能够进一步深入学习更高级的主题，并理解现代物理学研究的诸多前沿成果。我们希望本书能激发读者对这一迷人领域的兴趣，并为他们未来的学习和研究提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，在接触《电动力学简明教程》之前，我对电动力学的理解可以说是“摸着石头过河”，缺乏系统性和深度。这本书的出现，可以说是为我点亮了一盏明灯。最让我赞赏的是，它并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从一些非常基础的物理现象入手，比如静电荷的相互作用，电流的产生等。通过对这些现象的深入剖析，作者循序渐进地引出了相关的物理定律。这种“由表及里”的学习方式，让我能够更好地理解每一个概念的来源和意义。尤其是在讲解洛伦兹力时，书中详细分析了电场力和磁场力如何共同作用于运动的带电粒子，并且通过一些实际的例子，比如带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，解释了其物理过程。这一点对于我理解许多电磁学现象至关重要。另外，书中对“势”的概念的处理也让我眼前一亮。它不仅解释了电势和磁矢势的定义，更重要的是，它强调了势与场之间的关系，以及如何利用势来简化问题的求解。例如，在求解一些复杂的电场分布时，通过引入电势，我们可以将求解二阶偏微分方程转化为求解泊松方程，这大大降低了计算的难度。书中对电磁场能量密度的推导和讲解也让我受益匪浅，它让我深刻地理解了电磁场本身也具有能量，并且能够进行传递和转化。这种对能量的关注，是理解许多电磁学现象的关键。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，《电动力学简明教程》这本书的出现，简直是我在电磁学学习道路上的“及时雨”。在此之前，我尝试过几本不同的教材，但总是感觉差强人意，要么内容过于精炼，对初学者不够友好，要么篇幅冗长，分散了学习的重点。而这本《电动力学简明教程》则恰好填补了这一空白。它的结构设计非常巧妙，从最基本的概念讲起，循序渐进，让人感觉学习过程非常自然和流畅。我特别欣赏书中对麦克斯韦方程组的讲解。对于很多人来说，麦克斯韦方程组是电磁学的核心，也是一道难以逾越的“坎”。然而，在这本书中，作者并没有将它们直接抛出，而是通过梳理了赫兹、法拉第等科学家们一步步的理论探索和实验发现，引出了各个方程的物理意义和推导过程。这样的叙述方式，不仅让我们理解了方程本身，更让我们体会到了科学探索的艰辛与伟大。书中对不同章节之间联系的强调也让我印象深刻。它不是孤立地讲解某个概念，而是会经常回顾前面学过的知识，并将其与新的内容联系起来，构建一个更加宏观和系统的知识体系。例如，在讲解电磁波时，书中清楚地阐述了它如何从麦克斯韦方程组的非齐次方程组推导而来，以及电场和磁场的相互激发和传播机制。这种“前后呼应”的设计，让我能够更好地理解知识的内在逻辑，而不是死记硬背。此外，书中穿插的那些“思考题”和“小练习”，虽然不要求详细的解答，但却能引导我去主动思考，去探索更深层次的物理问题，这比单纯的例题讲解更有助于巩固和深化理解。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理世界充满好奇的学生，我一直在寻找一本能够真正引领我进入电动力学殿堂的书籍。《电动力学简明教程》给了我这样的机会。这本书的优点实在是太多了，让我不知道从何说起。首先，它的叙述风格非常吸引人，不是那种枯燥乏味的教科书式语言，而是充满了人文关怀和对物理的热情。作者在讲解一些复杂的概念时，会用很多生动形象的比喻，或者引用一些历史故事，这使得原本抽象的理论变得鲜活起来。比如，在讲解电势的概念时，书中将它类比为“能量的高度”，这样一来，即使是第一次接触电势的学生，也能很快建立起一个直观的理解。其次，书中的插图和图解也非常精良。很多抽象的物理过程，通过精美的插图，变得一目了然。例如，在讲解电场线和磁感线时，书中不仅有标准的示意图，还会有一些动态的示意图，展示了粒子在电磁场中的运动轨迹，这对于理解力的方向和作用效果非常有帮助。再者，书中对于一些边界条件的讲解也非常细致。在实际应用中，边界条件往往是解决问题中最容易出错的部分，而这本书对此进行了详细的分析，并给出了一系列的处理方法，这对于我解决实际问题大有裨益。我尤其喜欢书中在讲解每个章节结尾时，都会对本章的核心内容进行总结，并提出一些开放性的问题，鼓励读者进行进一步的思考和探索。这种设计，让我觉得这本书不仅仅是在“教”我知识，更是在“引”我思考。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，《电动力学简明教程》这本书的出现，简直是我在电磁学学习道路上的“及时雨”。在此之前，我尝试过几本不同的教材，但总是感觉差强人意，要么内容过于精炼，对初学者不够友好，要么篇幅冗长，分散了学习的重点。而这本《电动力学简明教程》则恰好填补了这一空白。它的结构设计非常巧妙，从最基本的概念讲起，循序渐进，让人感觉学习过程非常自然和流畅。我特别欣赏书中对麦克斯韦方程组的讲解。对于很多人来说，麦克斯韦方程组是电磁学的核心，也是一道难以逾越的“坎”。然而，在这本书中，作者并没有将它们直接抛出，而是通过梳理了赫兹、法拉第等科学家们一步步的理论探索和实验发现，引出了各个方程的物理意义和推导过程。这样的叙述方式，不仅让我们理解了方程本身，更让我们体会到了科学探索的艰辛与伟大。书中对不同章节之间联系的强调也让我印象深刻。它不是孤立地讲解某个概念，而是会经常回顾前面学过的知识，并将其与新的内容联系起来，构建一个更加宏观和系统的知识体系。例如，在讲解电磁波时，书中清楚地阐述了它如何从麦克斯韦方程组的非齐次方程组推导而来，以及电场和磁场的相互激发和传播机制。这种“前后呼应”的设计，让我能够更好地理解知识的内在逻辑，而不是死记硬背。此外，书中穿插的那些“思考题”和“小练习”，虽然不要求详细的解答，但却能引导我去主动思考，去探索更深层次的物理问题，这比单纯的例题讲解更有助于巩固和深化理解。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习电动力学，就像是在探索一个未知的宇宙，充满了奥秘与挑战。《电动力学简明教程》这本书，无疑为我打开了这扇大门。它最让我欣赏的一点是，它在内容的编排上，非常有条理。从静电场到静磁场，再到变化的电磁场和电磁波，每一个章节都承接上一个章节的内容，形成了一个完整的知识链条。这种“螺旋式上升”的学习方式，让我能够不断巩固和深化对知识的理解。书中对边界条件的详细讲解，尤其让我印象深刻。在实际问题中，往往需要处理不同介质交界面上的电磁场行为，而这本书对此进行了系统性的阐述，并且提供了清晰的推导过程。例如，在讲解电磁波在两种不同介质界面的反射和折射时，书中给出了斯涅尔定律的电磁学推导，这让我对光的传播有了更深刻的认识。另外，书中对电磁场与物质相互作用的讨论也让我觉得非常有价值。它不仅介绍了电介质和磁介质的性质，还讨论了这些性质如何影响电磁场的分布和传播。这对于我理解光学、材料科学等相关领域的知识，提供了重要的理论支撑。我特别喜欢书中在讲解了复杂的理论之后，会穿插一些与现实生活紧密相关的例子，比如电磁炉的工作原理、微波炉的加热机制等等，这让我觉得电动力学不再是枯燥的数学游戏，而是与我们的生活息息相关的科学。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我曾经因为电动力学的抽象和复杂而感到沮丧。《电动力学简明教程》这本书，却用一种近乎神奇的方式，让我重新燃起了对这门学科的热情。首先，它在数学工具的使用上，把握得恰到好处。它不会回避必要的数学推导，但也不会让数学成为阻碍学习的“拦路虎”。作者会适时地解释数学公式的物理意义，或者提供一些辅助的数学技巧。比如，在讲解矢量分析时，书中会用图示的方式来解释散度和旋度的几何意义，这比单纯的公式记忆要有效得多。其次，书中对于电磁波的讲解，可谓是鞭辟入里。它不仅仅是简单地给出波动方程，而是从麦克斯韦方程组出发，一步步推导出电磁波的存在，并详细分析了其传播特性，比如纵波和横波的区别，以及能量的传播。书中对这些抽象概念的阐述，充满了逻辑性和说服力，让我能够真正地理解电磁波是如何产生的，又是如何传播的。此外，书中对辐射理论的介绍也让我印象深刻。它不仅介绍了偶极子辐射的基本模型，还讨论了更复杂的辐射情况，并给出了相关的计算方法。这对于我理解无线通信、天线设计等应用领域，打下了坚实的基础。让我尤为欣慰的是，书中还穿插了一些关于电磁学发展史的介绍，这让我能够更全面地理解这门学科的演进过程，也感受到了科学家们的智慧和毅力。

评分☆☆☆☆☆

终于，我找到了那本让我对电磁场理论的理解发生质变的书——《电动力学简明教程》。我一直认为，电磁学是一门既迷人又充满挑战的学科，它渗透在我们生活的方方面面，从手机通信到医学成像，无处不在。然而，过去接触到的教材往往要么过于理论化，让人望而却步，要么过于侧重应用，缺乏深刻的理论根基。直到我翻开这本《电动力学简明教程》，我才找到了那个完美的平衡点。书中的讲解逻辑清晰，层层递进，从最基础的静电学和静磁学原理出发，逐步引入电磁场的动态行为。作者在梳理复杂的数学公式时，并没有简单地罗列，而是花了大量的篇幅去解释公式背后的物理意义，比如，高斯定律如何描述电场的散度与电荷的内在联系，安培定律如何揭示电流与磁场之间的相互作用，法拉第电磁感应定律又如何展现了电场和磁场之间的动态耦合。这种深入浅出的讲解方式，让我不再感到数学符号只是冰冷的工具，而是成为了理解物理现象的钥匙。更让我惊喜的是，书中对于一些经典实验的阐述，比如密立根油滴实验如何测量电子电荷，霍尔效应如何揭示导体中的载流子性质，等等，都配有详细的图示和生动的文字描述，仿佛我亲身经历了一般，极大地加深了我对理论的直观感受。我常常在阅读某个概念时，会停下来回味作者是如何将抽象的物理概念与直观的物理图像联系起来的。这种“物理直觉”的培养，对于一个初学者来说，是极其宝贵的。以往我学习电磁学时，常常会因为难以建立起物理图像而陷入困境，但这本书的讲解方式，有效地避免了这个问题，让我能够一步步构建起对电磁场世界的认知。它让我明白，数学是语言，而物理则是这门语言所描绘的世界。

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我必须得说，在接触《电动力学简明教程》之前，我对电动力学的理解可以说是“摸着石头过河”，缺乏系统性和深度。这本书的出现，可以说是为我点亮了一盏明灯。最让我赞赏的是，它并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从一些非常基础的物理现象入手，比如静电荷的相互作用，电流的产生等。通过对这些现象的深入剖析，作者循序渐进地引出了相关的物理定律。这种“由表及里”的学习方式，让我能够更好地理解每一个概念的来源和意义。尤其是在讲解洛伦兹力时，书中详细分析了电场力和磁场力如何共同作用于运动的带电粒子，并且通过一些实际的例子，比如带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，解释了其物理过程。这一点对于我理解许多电磁学现象至关重要。另外，书中对“势”的概念的处理也让我眼前一亮。它不仅解释了电势和磁矢势的定义，更重要的是，它强调了势与场之间的关系，以及如何利用势来简化问题的求解。例如，在求解一些复杂的电场分布时，通过引入电势，我们可以将求解二阶偏微分方程转化为求解泊松方程，这大大降低了计算的难度。书中对电磁场能量密度的推导和讲解也让我受益匪浅，它让我深刻地理解了电磁场本身也具有能量，并且能够进行传递和转化。这种对能量的关注，是理解许多电磁学现象的关键。

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终于，我找到了那本让我对电磁场理论的理解发生质变的书——《电动力学简明教程》。我一直认为，电磁学是一门既迷人又充满挑战的学科，它渗透在我们生活的方方面面，从手机通信到医学成像，无处不在。然而，过去接触到的教材往往要么过于理论化，让人望而却步，要么过于侧重应用，缺乏深刻的理论根基。直到我翻开这本《电动力学简明教程》，我才找到了那个完美的平衡点。书中的讲解逻辑清晰，层层递进，从最基础的静电学和静磁学原理出发，逐步引入电磁场的动态行为。作者在梳理复杂的数学公式时，并没有简单地罗列，而是花了大量的篇幅去解释公式背后的物理意义，比如，高斯定律如何描述电场的散度与电荷的内在联系，安培定律如何揭示电流与磁场之间的相互作用，法拉第电磁感应定律又如何展现了电场和磁场之间的动态耦合。这种深入浅出的讲解方式，让我不再感到数学符号只是冰冷的工具，而是成为了理解物理现象的钥匙。更让我惊喜的是，书中对于一些经典实验的阐述，比如密立根油滴实验如何测量电子电荷，霍尔效应如何揭示导体中的载流子性质，等等，都配有详细的图示和生动的文字描述，仿佛我亲身经历了一般，极大地加深了我对理论的直观感受。我常常在阅读某个概念时，会停下来回味作者是如何将抽象的物理概念与直观的物理图像联系起来的。这种“物理直觉”的培养，对于一个初学者来说，是极其宝贵的。以往我学习电磁学时，常常会因为难以建立起物理图像而陷入困境，但这本书的讲解方式，有效地避免了这个问题，让我能够一步步构建起对电磁场世界的认知。它让我明白，数学是语言，而物理则是这门语言所描绘的世界。

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