现代物理基础丛书38：电磁波理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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葛德彪，魏兵 著

图书标签:

• 电磁波
• 电磁理论
• 物理学
• 现代物理
• 基础物理
• 电动力学
• 麦克斯韦方程
• 电磁场
• 物理教材
• 高等教育

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030320063

版次：1

商品编码：12019387

包装：平装

丛书名： 现代物理基础丛书38

开本：32开

出版时间：2011-08-01

用纸：胶版纸

页数：486

字数：615000

正文语种：中文

内容简介

　　《现代物理基础丛书38：电磁波理论》讲述电磁波理论的基本原理。全书共9章。第1章为基本方程，第2、3章为平面波，讨论均匀介质中的平面波传播、半空间和分层介质的反射和折射以及各向异性介质中本征波的特性，第4章分析波导和谐振腔，讨论平行平板、平面介质波导和金属波导管以及介质圆波导中的导行波，并介绍用微扰法处理波导与腔体中波的衰减以及腔壁和介质对谐振频率的影响，第5章简单讨论传输线上波的特性，第6～8章分别讨论辐射、衍射和散射。辐射问题包括基本电偶极子和磁偶极子、线天线和电偶极子阵列特性，并采用互易定理计算半空间界面上的电偶极子辐射。在Huygens原理基础上分析Fresnel和Fraunhofer衍射，并讨论平面互补结构的衍射特性。散射问题给出球和无限长导体圆柱级数解的推导以及远区散射截面公式，介绍用Floquet定理处理周期性表面散射。第9章给出高频近似中的两种重要方法——几何光学近似和物理光学近似，用于分析反射面和介质透镜准直特性以及理想导体目标的后向与双站散射。
　　《现代物理基础丛书38：电磁波理论》给出一些公式编程计算和结果图形显示，并附有相应的MATLAB程序代码，以便读者理解和进一步研究。
　　《现代物理基础丛书38：电磁波理论》可作为无线电物理、光学、等离子体物理、电子科学技术和电子信息专业研究生课程教材，也可作为高年级本科生、高等学校教师和相关专业研究人员的参考书，

内页插图

目录

前言
符号示例
第1章 基本方程
1．1 Maxwell方程
1．1．1 Maxwell方程积分形式
1．1．2 Maxwell方程微分形式
1．2 边界条件
1．2．1 Maxwell方程积分形式应用于分界面
1．2．2 边界条件
1．3 本构关系
1．3．1 各向同性介质
1．3．2 电各向异性介质
1．3．3 磁各向异性介质
1．4 Poynting定理和能流密度
1．5 真空中平面波和电磁波谱
1．5．1 真空中平面波
1．5．2 时谐场复数表示
1．5．3 电磁波谱
1．6 时谐场Maxwell方程
1．6．1 时谐场方程和复数介电系数
1．6．2 复数Poynting矢量和平均能流
1．6．3 复数Poynting定理
1．7 引入磁荷磁流后的Maxwell方程
1．7．1 引入磁荷磁流后的方程和边界条件
1．7．2 时谐场情形和复数导磁系数
1．8 平面波的极化
1．8．1 左旋和右旋波的定义
1．8．2 极化椭圆：正椭圆
1．8．3 斜椭圆的倾斜角
1．8．4 Stokes参数和Poincare球
1．9 平面波极化的MATLAB动态演示
习题

第2章 波动方程和平面波解
2．1 介质中平面波
2．1．1 时谐场平面波方程
2．1．2 平面波特性：无耗和有耗介质情形
2．1．3 良导体和弱导电介质情形
2．1．4 相速群速和等离子体介质
2．2 半空间反射和折射
2．2．1 相位匹配条件和Snell定律
2．2．2 TE和TM波的分解
2．2．3 Fresnel公式
2．2．4 理想导体表面的反射
2．2．5 Brewster定律
2．2．6 全反射
2．2．7 良导体表面阻抗边界条件
2．3 椭圆极化波在半空间界面的反射和透射
2．3．1 椭圆极化波的反射和透射
2．3．2 圆极化波在理想导体表面的反射
2，3．3 圆极化波在介质表面的反射和透射
2．4 分层介质
2．4．1 分层介质模型与方程
2．4．2 反射系数的连分数公式
2．4．3 理想导体衬底情形
2．4．4 单层介质板和增透膜
2．5 分层介质的传播矩阵方法
2．5．1 传播矩阵
2．5．2 单层介质
2．5．3 周期分层介质
2．6 半空间分层介质反射和透射系数的MATLAB计算
2．6．1 半空间界面反射和透射的Fresnel公式
2．6．2 分层介质反射系数的连分数法
2．6．3 分层介质反射和透射系数的传播矩阵法
……

第3章 各向异性介质中的平面波
第4章 波导和空腔
第5章 传输线
第6章 辐射
第7章 衍射
第8章 散射
第9章 高频近似方法基础

参考文献
附录A 矢量分析和场论的若干基本公式
索引
修订后记
《现代物理基础丛书》已出版书目
彩图

前言/序言

　　自Maxwell方程提出100多年以来，电磁学的理论和应用发展迅速，目前已经广泛应用于现代科学技术和日常生活的许多领域.本书讨论电磁波理论，不涉及静态和准静态场、电介质、带电粒子等电磁学和电动力学的其他内容.对于电磁波的研究包括理论分析、数值模拟和实验等途径.本书从Maxwell方程出发分析电磁波在传播、导行、辐射、衍射和散射等方面的特性，所获得的公式和基本概念是数值模拟和实验研究以及应用的必要基础.电磁波的研究可分为时谐场和瞬态场两种情形，本书限于讨论时谐场情形，时谐因子采用exp（-iwt）。
　　全书共9章，围绕基本方程的讨论在第1章.第2、3章为平面波，包括分层介质和各向异性介质情形.第4、5章分析波导、谐振腔和传输线上的电磁波.第6～8章分别讨论辐射、衍射和散射问题.第9章简述高频技术中的几何光学和物理光学近似方法及其应用.实际上，许多电磁波的重要概念是从Maxwell方程出发结合基本物理模型分析演绎的结果，本书力求公式推导过程清楚，演绎的物理概念清晰.为了叙述思路连贯，有些公式先给出结果，然后再单独列出其推导或论证过程.例如，线天线辐射功率公式和Huygens原理数学表述等均给出详尽数学推导.此外，为了明确所得公式的物理意义和应用，还给出一些公式编程计算和结果图形显示，并附有相应MATLAB程序代码.
　　本书是在多年研究生教学和科研工作基础上根据原有讲义修订、改写而成.读者需要具备电磁场或电动力学以及矢量分析和场论的基本知识.电磁波理论中有较多数学推导和结果公式，阅读中应明了推演过程，注重物理分析，并适当参阅有关参考文献.
　　本书从讲义到书稿的形成过程中，得到许多同事的鼓励以及研究生的讨论与帮助.本书的准备和出版得到西安电子科技大学研究生教材建设基金支持，在此谨致谢意，本书出版过程中，科学出版社的编辑做了大量细致的编辑加工，在此一并表示感谢，最后，我们将十分欢迎和感谢专家和读者提出意见与建议.电子信箱：dbge@xidian.edu.cn， bwei@xidian.edu.cn

好的，以下是为您构思的一份不包含《现代物理基础丛书38：电磁波理论》内容的图书简介。这份简介将聚焦于物理学其他重要领域，力求详实、专业，并保持自然流畅的写作风格。 跨越宏观与微观：探索宇宙的结构与动力学 一部立足于现代物理前沿，深入剖析物质本质、时空结构与能量传递的综合性著作。 本卷深入探讨了构成我们所感知世界的两个核心支柱——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）与广义相对论（General Relativity, GR）的精髓与相互作用。本书并非对单一技术领域的细致钻研，而是旨在搭建一座理解现代物理学宏伟图景的桥梁，尤其关注那些跨越经典理论藩篱、揭示自然界基本规律的关键概念。 第一部分：时空几何与引力本质（基于广义相对论的视角） 本部分将彻底重审牛顿力学对引力的描述，转而深入探索爱因斯坦对时空几何的革命性见解。我们将从黎曼几何的基础概念出发，建立描述弯曲时空所需的数学工具，这对于理解引力场如何塑造宇宙结构至关重要。 核心章节聚焦于： 1. 爱因斯坦场方程的物理诠释： 详细解析场方程（$G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$）的含义，即物质和能量如何“告诉”时空如何弯曲，以及时空如何“告诉”物质如何运动。我们将探究真空解（如史瓦西解、克尔解）在描述黑洞物理学中的核心作用，并讨论事件视界、奇点的精确数学界定。 2. 宇宙学模型与大尺度结构： 考察弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，这是描述均匀、各向同性宇宙的标准模型。本书将详细推导并分析这些方程，探讨宇宙膨胀的动力学历史，包括暴胀理论的必要性、哈勃常数的精确测量及其在宇宙年龄推算中的作用。此外，还将讨论暗物质与暗能量的观测证据及其对未来宇宙演化的影响。 3. 引力波天文学的理论基础： 深入探讨线性化引力理论，如何预测时空涟漪的产生与传播。本书将详细解析双星系统（如双中子星、黑洞合并）产生的引力波信号的波形模板（如准牛顿近似），并结合LIGO/Virgo等探测器的实际测量，展示引力波如何成为继电磁波之后的“全新感官”，观测宇宙中最剧烈的事件。 第二部分：粒子与相互作用的量子描述（基于量子场论的视角） 本部分将引领读者进入微观世界的语言体系——量子场论。我们将超越非相对论量子力学的限制，将量子力学与狭义相对论相结合，理解基本粒子如何被视为场激发（量子）的存在。 核心章节聚焦于： 1. 相对论性量子力学入门： 从Klein-Gordon方程的建立入手，讨论其在描述自旋为零的粒子（如希格斯玻色子）中的应用与局限性。随后，重点解析狄拉克方程，它成功地统一了相对论、量子力学以及对电子自旋的自然描述，并预言了反物质的存在。 2. 量子电动力学（QED）的构建： QED被誉为物理学中最精确的理论。本书将系统介绍正则量子化方法，并阐述费曼图的物理意义——它们不仅是计算工具，更是描述粒子间相互作用过程的直观表达。我们将深入剖析自能、真空极化等现象，理解为什么必须引入“重整化”的概念来处理理论中的无穷大。 3. 规范场论与标准模型基础： 探讨规范对称性在构建基本相互作用理论中的核心地位。我们将详细讨论非阿贝尔规范群（如$SU(2) imes SU(3)$），这是描述弱相互作用和强相互作用的基础。虽然不深入探讨QCD的复杂细节（如渐近自由），但会清晰界定夸克、轻子和规范玻色子的分类，以及希格斯机制如何赋予规范玻色子和费米子质量的机制。 第三部分：理论的交汇与未解之谜 最后一部分将探讨上述两大支柱（GR与QFT）在极端条件下的冲突与融合，指向未来物理学的研究方向。 探讨的关键问题包括： 1. 量子引力难题： 阐述为什么将QFT方法直接应用于引力场会导致不可重整化的问题。讨论现有探索性框架（如弦理论和圈量子引力）的基本理念，着重于它们如何尝试在普朗克尺度下调和时空与量子涨落的矛盾。 2. 信息悖论与时空结构： 结合黑洞热力学，讨论信息丢失悖论，以及霍金辐射如何挑战了信息守恒的基本原则。探讨对时空本质的最新思考，例如“It from Qubit”的概念，暗示了纠缠态可能比时空本身更基本。 3. 统一的前景： 简要回顾大统一理论（GUT）的目标与现状，以及如何通过更高维度的理论（如Kaluza-Klein理论的现代复兴）来探寻自然界所有基本力的最终统一。 本书目标读者： 具有扎实的经典物理和高等数学基础（如张量分析、复变函数）的物理专业本科高年级学生、研究生，以及对现代物理学前沿有深入求知欲的研究人员。它要求读者具备独立思考复杂概念的能力，旨在提供一个既严谨又富于启发性的理论框架，以应对21世纪物理学的核心挑战。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我本身是做通信工程的，对电磁波的应用天天打交道，但总觉得基础理论有些“浮于表面”，这次买了这本《电磁波理论》，简直是给我补了“一课”。作者在处理位移电流这个概念时，简直是点睛之笔，把安培定律和法拉第电磁感应定律有机地统一起来，让我对电流和磁场之间的动态关系有了颠覆性的认识。书中对于不同坐标系下麦克斯韦方程的表示形式，以及如何利用它们求解各类问题，都做了详尽的阐述。我印象最深刻的是关于电磁波辐射的章节，不仅推导了偶极子辐射的公式，还对不同辐射源的特性进行了深入分析，这对于我理解天线设计和电磁兼容性问题非常有帮助。书中还穿插了一些物理学史上的趣闻轶事，比如赫兹如何通过实验验证电磁波的存在，这些小插曲让阅读过程更加生动有趣。我甚至觉得，这本书不仅仅是给物理专业的学生看的，任何对电磁现象感兴趣，想深入了解电磁波“前世今生”的工程师、技术人员，都应该把它作为案头必备。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在思考能量守恒和动量守恒在电磁场中的体现，正好看到这本《现代物理基础丛书38：电磁波理论》，抱着试试看的心态买了下来。让我惊喜的是，书中对坡印廷矢量及其物理意义的讲解，简直是把能量流动的概念“可视化”了。作者通过一系列巧妙的推导，将坡印廷矢量与电磁场的能量密度、动量密度联系起来，深刻阐释了电磁波在传递能量和动量的同时，场本身是如何变化的。书中关于电磁波与物质相互作用的章节也相当精彩，对光的散射、吸收、以及在等离子体中的传播等现象的分析，既有理论的严谨，又有对复杂现象的洞察。我特别喜欢其中关于色散关系的讨论，这对于理解不同频率的电磁波在不同介质中的行为至关重要。这本书的插图和图表也运用得恰到好处，将抽象的数学公式转化为直观的物理图像，大大降低了理解的难度。总而言之，这本书给了我很多启发，让我对电磁波的理解上升了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚入门的量子力学爱好者，我对“波粒二象性”的概念一直很好奇，这本书《电磁波理论》虽然看似是经典物理范畴，但它对电磁波的深入剖析，让我对这个概念有了更深刻的理解。书中对电磁波的产生、传播和演化过程的描述，其数学框架的严谨性令人赞叹。作者在讲解电磁波的偏振现象时，不仅给出了数学上的描述，还结合了实验现象，比如用起偏器和检偏器来演示偏振态的改变，这让我觉得非常直观。而且，书中对电磁波的频率、波长、能量等基本属性的讨论，也为我理解光子的概念奠定了基础。我甚至觉得，在掌握了经典电磁波理论之后，再去学习量子电动力学，会事半功倍。书中对电磁波在真空中的传播速度与光速的关系的探讨，更是点明了电磁理论与相对论的内在联系，让人不禁感叹物理学的统一性。

评分☆☆☆☆☆

这套《现代物理基础丛书》我陆陆续续也拜读过几本，确实是功力深厚，内容扎实。这次终于入手了第38本《电磁波理论》，迫不及待地翻开，里面的体系性真的让我惊叹。作者从麦克斯韦方程组出发，层层递进，将抽象的理论具象化，哪怕是对电磁波概念稍显模糊的读者，也能在严谨的推导和清晰的讲解中逐步建立起完整的认知。我特别喜欢其中关于电磁波在介质中传播的章节，对不同介质下波的反射、折射、吸收等现象的分析，既有理论深度，又不乏实际应用的影子。比如，关于电磁波在导体中的衰减，书中给出的详细计算过程，让我对无线电信号在土壤或水中传播衰减的原因有了更深刻的理解。而且，书中引用了大量经典实验和现代应用案例，让枯燥的公式不再显得冰冷，而是与我们的生活息息相关。比如，在讲解辐射压强的时候，作者巧妙地联系到了太阳帆的应用前景，这真是让人脑洞大开。整本书的逻辑结构清晰，语言流畅，虽然是理论性很强的专著，但读起来并不觉得晦涩难懂。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对物理学史和科学思想演变非常感兴趣的读者，这本书《现代物理基础丛书38：电磁波理论》可以说是满足了我这方面的求知欲。作者在梳理电磁波理论的发展脉络时，非常注重历史的还原和思想的深度挖掘。从法拉第的感应实验，到麦克斯韦的方程组，再到赫兹的实验验证，整个过程的描述充满了科学探索的艰辛与智慧。书中对那些科学巨匠们思考问题的角度和方法进行了细致的分析，让我对“创造性思维”有了更深的体会。我尤其喜欢作者在解释麦克斯韦方程组时，反复强调其“对称性”和“完备性”，这不仅仅是数学上的精妙，更是物理学思想的一次飞跃。而且，书中还探讨了电磁波理论对后世科学发展的影响，比如对量子力学、相对论的奠基作用，这让我看到一个科学理论的深远意义。这本书让我明白，学习科学知识，不仅要掌握其内容，更要理解其“思想史”的价值。