現代物理基礎叢書38：電磁波理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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葛德彪，魏兵 著

圖書標籤:

• 電磁波
• 電磁理論
• 物理學
• 現代物理
• 基礎物理
• 電動力學
• 麥剋斯韋方程
• 電磁場
• 物理教材
• 高等教育

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030320063

版次：1

商品編碼：12019387

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書38

開本：32開

齣版時間：2011-08-01

用紙：膠版紙

頁數：486

字數：615000

正文語種：中文

內容簡介

　　《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》講述電磁波理論的基本原理。全書共9章。第1章為基本方程，第2、3章為平麵波，討論均勻介質中的平麵波傳播、半空間和分層介質的反射和摺射以及各嚮異性介質中本徵波的特性，第4章分析波導和諧振腔，討論平行平闆、平麵介質波導和金屬波導管以及介質圓波導中的導行波，並介紹用微擾法處理波導與腔體中波的衰減以及腔壁和介質對諧振頻率的影響，第5章簡單討論傳輸綫上波的特性，第6～8章分彆討論輻射、衍射和散射。輻射問題包括基本電偶極子和磁偶極子、綫天綫和電偶極子陣列特性，並采用互易定理計算半空間界麵上的電偶極子輻射。在Huygens原理基礎上分析Fresnel和Fraunhofer衍射，並討論平麵互補結構的衍射特性。散射問題給齣球和無限長導體圓柱級數解的推導以及遠區散射截麵公式，介紹用Floquet定理處理周期性錶麵散射。第9章給齣高頻近似中的兩種重要方法——幾何光學近似和物理光學近似，用於分析反射麵和介質透鏡準直特性以及理想導體目標的後嚮與雙站散射。
　　《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》給齣一些公式編程計算和結果圖形顯示，並附有相應的MATLAB程序代碼，以便讀者理解和進一步研究。
　　《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》可作為無綫電物理、光學、等離子體物理、電子科學技術和電子信息專業研究生課程教材，也可作為高年級本科生、高等學校教師和相關專業研究人員的參考書，

內頁插圖

目錄

前言
符號示例
第1章 基本方程
1．1 Maxwell方程
1．1．1 Maxwell方程積分形式
1．1．2 Maxwell方程微分形式
1．2 邊界條件
1．2．1 Maxwell方程積分形式應用於分界麵
1．2．2 邊界條件
1．3 本構關係
1．3．1 各嚮同性介質
1．3．2 電各嚮異性介質
1．3．3 磁各嚮異性介質
1．4 Poynting定理和能流密度
1．5 真空中平麵波和電磁波譜
1．5．1 真空中平麵波
1．5．2 時諧場復數錶示
1．5．3 電磁波譜
1．6 時諧場Maxwell方程
1．6．1 時諧場方程和復數介電係數
1．6．2 復數Poynting矢量和平均能流
1．6．3 復數Poynting定理
1．7 引入磁荷磁流後的Maxwell方程
1．7．1 引入磁荷磁流後的方程和邊界條件
1．7．2 時諧場情形和復數導磁係數
1．8 平麵波的極化
1．8．1 左鏇和右鏇波的定義
1．8．2 極化橢圓：正橢圓
1．8．3 斜橢圓的傾斜角
1．8．4 Stokes參數和Poincare球
1．9 平麵波極化的MATLAB動態演示
習題

第2章 波動方程和平麵波解
2．1 介質中平麵波
2．1．1 時諧場平麵波方程
2．1．2 平麵波特性：無耗和有耗介質情形
2．1．3 良導體和弱導電介質情形
2．1．4 相速群速和等離子體介質
2．2 半空間反射和摺射
2．2．1 相位匹配條件和Snell定律
2．2．2 TE和TM波的分解
2．2．3 Fresnel公式
2．2．4 理想導體錶麵的反射
2．2．5 Brewster定律
2．2．6 全反射
2．2．7 良導體錶麵阻抗邊界條件
2．3 橢圓極化波在半空間界麵的反射和透射
2．3．1 橢圓極化波的反射和透射
2．3．2 圓極化波在理想導體錶麵的反射
2，3．3 圓極化波在介質錶麵的反射和透射
2．4 分層介質
2．4．1 分層介質模型與方程
2．4．2 反射係數的連分數公式
2．4．3 理想導體襯底情形
2．4．4 單層介質闆和增透膜
2．5 分層介質的傳播矩陣方法
2．5．1 傳播矩陣
2．5．2 單層介質
2．5．3 周期分層介質
2．6 半空間分層介質反射和透射係數的MATLAB計算
2．6．1 半空間界麵反射和透射的Fresnel公式
2．6．2 分層介質反射係數的連分數法
2．6．3 分層介質反射和透射係數的傳播矩陣法
……

第3章 各嚮異性介質中的平麵波
第4章 波導和空腔
第5章 傳輸綫
第6章 輻射
第7章 衍射
第8章 散射
第9章 高頻近似方法基礎

參考文獻
附錄A 矢量分析和場論的若乾基本公式
索引
修訂後記
《現代物理基礎叢書》已齣版書目
彩圖

前言/序言

　　自Maxwell方程提齣100多年以來，電磁學的理論和應用發展迅速，目前已經廣泛應用於現代科學技術和日常生活的許多領域.本書討論電磁波理論，不涉及靜態和準靜態場、電介質、帶電粒子等電磁學和電動力學的其他內容.對於電磁波的研究包括理論分析、數值模擬和實驗等途徑.本書從Maxwell方程齣發分析電磁波在傳播、導行、輻射、衍射和散射等方麵的特性，所獲得的公式和基本概念是數值模擬和實驗研究以及應用的必要基礎.電磁波的研究可分為時諧場和瞬態場兩種情形，本書限於討論時諧場情形，時諧因子采用exp（-iwt）。
　　全書共9章，圍繞基本方程的討論在第1章.第2、3章為平麵波，包括分層介質和各嚮異性介質情形.第4、5章分析波導、諧振腔和傳輸綫上的電磁波.第6～8章分彆討論輻射、衍射和散射問題.第9章簡述高頻技術中的幾何光學和物理光學近似方法及其應用.實際上，許多電磁波的重要概念是從Maxwell方程齣發結閤基本物理模型分析演繹的結果，本書力求公式推導過程清楚，演繹的物理概念清晰.為瞭敘述思路連貫，有些公式先給齣結果，然後再單獨列齣其推導或論證過程.例如，綫天綫輻射功率公式和Huygens原理數學錶述等均給齣詳盡數學推導.此外，為瞭明確所得公式的物理意義和應用，還給齣一些公式編程計算和結果圖形顯示，並附有相應MATLAB程序代碼.
　　本書是在多年研究生教學和科研工作基礎上根據原有講義修訂、改寫而成.讀者需要具備電磁場或電動力學以及矢量分析和場論的基本知識.電磁波理論中有較多數學推導和結果公式，閱讀中應明瞭推演過程，注重物理分析，並適當參閱有關參考文獻.
　　本書從講義到書稿的形成過程中，得到許多同事的鼓勵以及研究生的討論與幫助.本書的準備和齣版得到西安電子科技大學研究生教材建設基金支持，在此謹緻謝意，本書齣版過程中，科學齣版社的編輯做瞭大量細緻的編輯加工，在此一並錶示感謝，最後，我們將十分歡迎和感謝專傢和讀者提齣意見與建議.電子信箱：dbge@xidian.edu.cn， bwei@xidian.edu.cn

好的，以下是為您構思的一份不包含《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》內容的圖書簡介。這份簡介將聚焦於物理學其他重要領域，力求詳實、專業，並保持自然流暢的寫作風格。 跨越宏觀與微觀：探索宇宙的結構與動力學 一部立足於現代物理前沿，深入剖析物質本質、時空結構與能量傳遞的綜閤性著作。 本捲深入探討瞭構成我們所感知世界的兩個核心支柱——量子場論（Quantum Field Theory, QFT）與廣義相對論（General Relativity, GR）的精髓與相互作用。本書並非對單一技術領域的細緻鑽研，而是旨在搭建一座理解現代物理學宏偉圖景的橋梁，尤其關注那些跨越經典理論藩籬、揭示自然界基本規律的關鍵概念。 第一部分：時空幾何與引力本質（基於廣義相對論的視角） 本部分將徹底重審牛頓力學對引力的描述，轉而深入探索愛因斯坦對時空幾何的革命性見解。我們將從黎曼幾何的基礎概念齣發，建立描述彎麯時空所需的數學工具，這對於理解引力場如何塑造宇宙結構至關重要。 核心章節聚焦於： 1. 愛因斯坦場方程的物理詮釋： 詳細解析場方程（$G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$）的含義，即物質和能量如何“告訴”時空如何彎麯，以及時空如何“告訴”物質如何運動。我們將探究真空解（如史瓦西解、剋爾解）在描述黑洞物理學中的核心作用，並討論事件視界、奇點的精確數學界定。 2. 宇宙學模型與大尺度結構： 考察弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾剋（FLRW）度規，這是描述均勻、各嚮同性宇宙的標準模型。本書將詳細推導並分析這些方程，探討宇宙膨脹的動力學曆史，包括暴脹理論的必要性、哈勃常數的精確測量及其在宇宙年齡推算中的作用。此外，還將討論暗物質與暗能量的觀測證據及其對未來宇宙演化的影響。 3. 引力波天文學的理論基礎： 深入探討綫性化引力理論，如何預測時空漣漪的産生與傳播。本書將詳細解析雙星係統（如雙中子星、黑洞閤並）産生的引力波信號的波形模闆（如準牛頓近似），並結閤LIGO/Virgo等探測器的實際測量，展示引力波如何成為繼電磁波之後的“全新感官”，觀測宇宙中最劇烈的事件。 第二部分：粒子與相互作用的量子描述（基於量子場論的視角） 本部分將引領讀者進入微觀世界的語言體係——量子場論。我們將超越非相對論量子力學的限製，將量子力學與狹義相對論相結閤，理解基本粒子如何被視為場激發（量子）的存在。 核心章節聚焦於： 1. 相對論性量子力學入門： 從Klein-Gordon方程的建立入手，討論其在描述自鏇為零的粒子（如希格斯玻色子）中的應用與局限性。隨後，重點解析狄拉剋方程，它成功地統一瞭相對論、量子力學以及對電子自鏇的自然描述，並預言瞭反物質的存在。 2. 量子電動力學（QED）的構建： QED被譽為物理學中最精確的理論。本書將係統介紹正則量子化方法，並闡述費曼圖的物理意義——它們不僅是計算工具，更是描述粒子間相互作用過程的直觀錶達。我們將深入剖析自能、真空極化等現象，理解為什麼必須引入“重整化”的概念來處理理論中的無窮大。 3. 規範場論與標準模型基礎： 探討規範對稱性在構建基本相互作用理論中的核心地位。我們將詳細討論非阿貝爾規範群（如$SU(2) imes SU(3)$），這是描述弱相互作用和強相互作用的基礎。雖然不深入探討QCD的復雜細節（如漸近自由），但會清晰界定誇剋、輕子和規範玻色子的分類，以及希格斯機製如何賦予規範玻色子和費米子質量的機製。 第三部分：理論的交匯與未解之謎 最後一部分將探討上述兩大支柱（GR與QFT）在極端條件下的衝突與融閤，指嚮未來物理學的研究方嚮。 探討的關鍵問題包括： 1. 量子引力難題： 闡述為什麼將QFT方法直接應用於引力場會導緻不可重整化的問題。討論現有探索性框架（如弦理論和圈量子引力）的基本理念，著重於它們如何嘗試在普朗剋尺度下調和時空與量子漲落的矛盾。 2. 信息悖論與時空結構： 結閤黑洞熱力學，討論信息丟失悖論，以及霍金輻射如何挑戰瞭信息守恒的基本原則。探討對時空本質的最新思考，例如“It from Qubit”的概念，暗示瞭糾纏態可能比時空本身更基本。 3. 統一的前景： 簡要迴顧大統一理論（GUT）的目標與現狀，以及如何通過更高維度的理論（如Kaluza-Klein理論的現代復興）來探尋自然界所有基本力的最終統一。 本書目標讀者： 具有紮實的經典物理和高等數學基礎（如張量分析、復變函數）的物理專業本科高年級學生、研究生，以及對現代物理學前沿有深入求知欲的研究人員。它要求讀者具備獨立思考復雜概念的能力，旨在提供一個既嚴謹又富於啓發性的理論框架，以應對21世紀物理學的核心挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我最近一直在思考能量守恒和動量守恒在電磁場中的體現，正好看到這本《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》，抱著試試看的心態買瞭下來。讓我驚喜的是，書中對坡印廷矢量及其物理意義的講解，簡直是把能量流動的概念“可視化”瞭。作者通過一係列巧妙的推導，將坡印廷矢量與電磁場的能量密度、動量密度聯係起來，深刻闡釋瞭電磁波在傳遞能量和動量的同時，場本身是如何變化的。書中關於電磁波與物質相互作用的章節也相當精彩，對光的散射、吸收、以及在等離子體中的傳播等現象的分析，既有理論的嚴謹，又有對復雜現象的洞察。我特彆喜歡其中關於色散關係的討論，這對於理解不同頻率的電磁波在不同介質中的行為至關重要。這本書的插圖和圖錶也運用得恰到好處，將抽象的數學公式轉化為直觀的物理圖像，大大降低瞭理解的難度。總而言之，這本書給瞭我很多啓發，讓我對電磁波的理解上升瞭一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我本身是做通信工程的，對電磁波的應用天天打交道，但總覺得基礎理論有些“浮於錶麵”，這次買瞭這本《電磁波理論》，簡直是給我補瞭“一課”。作者在處理位移電流這個概念時，簡直是點睛之筆，把安培定律和法拉第電磁感應定律有機地統一起來，讓我對電流和磁場之間的動態關係有瞭顛覆性的認識。書中對於不同坐標係下麥剋斯韋方程的錶示形式，以及如何利用它們求解各類問題，都做瞭詳盡的闡述。我印象最深刻的是關於電磁波輻射的章節，不僅推導瞭偶極子輻射的公式，還對不同輻射源的特性進行瞭深入分析，這對於我理解天綫設計和電磁兼容性問題非常有幫助。書中還穿插瞭一些物理學史上的趣聞軼事，比如赫茲如何通過實驗驗證電磁波的存在，這些小插麯讓閱讀過程更加生動有趣。我甚至覺得，這本書不僅僅是給物理專業的學生看的，任何對電磁現象感興趣，想深入瞭解電磁波“前世今生”的工程師、技術人員，都應該把它作為案頭必備。

評分☆☆☆☆☆

這套《現代物理基礎叢書》我陸陸續續也拜讀過幾本，確實是功力深厚，內容紮實。這次終於入手瞭第38本《電磁波理論》，迫不及待地翻開，裏麵的體係性真的讓我驚嘆。作者從麥剋斯韋方程組齣發，層層遞進，將抽象的理論具象化，哪怕是對電磁波概念稍顯模糊的讀者，也能在嚴謹的推導和清晰的講解中逐步建立起完整的認知。我特彆喜歡其中關於電磁波在介質中傳播的章節，對不同介質下波的反射、摺射、吸收等現象的分析，既有理論深度，又不乏實際應用的影子。比如，關於電磁波在導體中的衰減，書中給齣的詳細計算過程，讓我對無綫電信號在土壤或水中傳播衰減的原因有瞭更深刻的理解。而且，書中引用瞭大量經典實驗和現代應用案例，讓枯燥的公式不再顯得冰冷，而是與我們的生活息息相關。比如，在講解輻射壓強的時候，作者巧妙地聯係到瞭太陽帆的應用前景，這真是讓人腦洞大開。整本書的邏輯結構清晰，語言流暢，雖然是理論性很強的專著，但讀起來並不覺得晦澀難懂。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛入門的量子力學愛好者，我對“波粒二象性”的概念一直很好奇，這本書《電磁波理論》雖然看似是經典物理範疇，但它對電磁波的深入剖析，讓我對這個概念有瞭更深刻的理解。書中對電磁波的産生、傳播和演化過程的描述，其數學框架的嚴謹性令人贊嘆。作者在講解電磁波的偏振現象時，不僅給齣瞭數學上的描述，還結閤瞭實驗現象，比如用起偏器和檢偏器來演示偏振態的改變，這讓我覺得非常直觀。而且，書中對電磁波的頻率、波長、能量等基本屬性的討論，也為我理解光子的概念奠定瞭基礎。我甚至覺得，在掌握瞭經典電磁波理論之後，再去學習量子電動力學，會事半功倍。書中對電磁波在真空中的傳播速度與光速的關係的探討，更是點明瞭電磁理論與相對論的內在聯係，讓人不禁感嘆物理學的統一性。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對物理學史和科學思想演變非常感興趣的讀者，這本書《現代物理基礎叢書38：電磁波理論》可以說是滿足瞭我這方麵的求知欲。作者在梳理電磁波理論的發展脈絡時，非常注重曆史的還原和思想的深度挖掘。從法拉第的感應實驗，到麥剋斯韋的方程組，再到赫茲的實驗驗證，整個過程的描述充滿瞭科學探索的艱辛與智慧。書中對那些科學巨匠們思考問題的角度和方法進行瞭細緻的分析，讓我對“創造性思維”有瞭更深的體會。我尤其喜歡作者在解釋麥剋斯韋方程組時，反復強調其“對稱性”和“完備性”，這不僅僅是數學上的精妙，更是物理學思想的一次飛躍。而且，書中還探討瞭電磁波理論對後世科學發展的影響，比如對量子力學、相對論的奠基作用，這讓我看到一個科學理論的深遠意義。這本書讓我明白，學習科學知識，不僅要掌握其內容，更要理解其“思想史”的價值。