電動力學 緒論

1、電動力學Electrodynamices西華師范大學電動力學課程(kchng)組主講教師：羅志全Tel0817-2568348E_mail:QQ:糞丁(1345841246)物理學本科專業(yè)必修課程共二十二頁經(jīng)典物理(wl)及近代物理(wl)背景知識介紹經(jīng)典(jngdin)物理回顧： 代表人物：牛頓，麥克斯韋近代物理回顧: 代表人物：愛因斯坦，波爾，海森堡，狄拉克西華師范大學天文臺介紹共二十二頁慶祝2005世界(shji)物理年共二十二頁第0章 緒論(xln)及數(shù)學準備 第2章 靜電場 第3章 靜磁場(cchng) 第4章 電磁波的傳播第5章 電磁波的輻射電 動 力 學

2、目錄第1章 電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律第6章 狹義相對論共二十二頁課程(kchng)簡介課程類型(lixng)：物理學、物理學本科專業(yè)主干課成績評定：期末考試（70%），平時表現(xiàn)及作業(yè)（15%），研究性內(nèi)容（15%）。 學時學分：64學時，4學分先修要求：電磁學,高等數(shù)學,數(shù)學物理方程基本目的：1. 學習處理電磁問題的一般理論和方法2. 學習狹義相對論的理論和方法內(nèi)容提要：1電磁場的基本規(guī)律2靜電問題和靜磁問題3電磁波的輻射和傳播4狹義相對論的概念和理論的數(shù)學形式共二十二頁一、基本(jbn)情況及要求 研究對象電動力學主要研究電磁場的基本性質(zhì)，運動(yndng)規(guī)律以及與帶電物質(zhì)之間的相互作用。 課程

3、性質(zhì)電動力學是物理學科的一門重要基礎(chǔ)理論課，是物理學的“四大力學”之一。1 緒 論普通物理學數(shù)學電動力學統(tǒng)計力學量子力學理論物理學固體物理學激光物理學量子電動力學量子場論電子通信類課程電磁相關(guān)的技術(shù)共二十二頁 學習目的與要求 （1）通過學習電磁運動的基本規(guī)律，加深對電磁場基本性質(zhì)的理解； （2）通過學習狹義相對論理論了解相對論的時空觀及有關(guān)的基本理論； （3）獲得(hud)在本門課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力； （4）為學習后續(xù)課程和獨力解決實際問題打下必要的基礎(chǔ)。 共二十二頁主要考核目標（包括重點及難點）（1）掌握矢量場論的簡單運算；（2）掌握電磁場基本理論、重要實驗定律；（3）

4、掌握靜電場和靜磁場的基本理論和解題(ji t)方法；（4）掌握電磁波傳播和輻射的基本概念和簡單應(yīng)用；（5）掌握狹義相對論的基本理論和簡單應(yīng)用。重點：第一、二、四、六章(li zhn)難點：公式多、需要記得多、數(shù)學推導較繁雜；解題 難度大、相對論概念不易理解。共二十二頁二、電動力學與電磁學的聯(lián)系(linx)與區(qū)別范圍 既討論靜場又討論變化場，外加相對論。深度 從矢量場論出發(fā)，總結(jié)電磁現(xiàn)象普遍規(guī)律，解題更具一般性。方法 建立模型、求解方程、注重理論。 數(shù)學 矢量場論、張量分析初步、線性代數(shù)(xin xn di sh)、數(shù)理方程、特殊函數(shù) 共二十二頁三、理論物理的特點(tdin)模型建立(jinl)

5、在一些實驗與一系列假設(shè)基礎(chǔ)之上模型一般為偏微分方程求解方程需要特殊的數(shù)學方法理論的正確由求解結(jié)果與實驗是否相符合來驗證一些基本思想在爭論中不斷發(fā)展共二十二頁四、適用范圍及主要(zhyo)應(yīng)用 適用(shyng)于宏觀電磁現(xiàn)象，對于微觀粒子不考慮波動性 同時也不考慮電磁場的量子性。 主要應(yīng)用：電力工業(yè)技術(shù)、 廣播、通訊、雷達、 測井技術(shù)、加速器、光電子技術(shù)、激光理論、非 線性光學、等離子體、天體物理 。共二十二頁五、主要(zhyo)參考書1電動力學郭碩鴻 高教出版社 第二版 19972電動力學蔡圣善等 高教出版社 第二版 20023電動力學虞福春 北京大學出版社 19924電動力學題解林璇英、張

6、之翔 科學出版社 1999；5電動力學解題指導(zhdo) 王雪君 北京師范大學出版社 1998 6 經(jīng)典電動力學(影印版)(第3版) John David Jackson 高等教育出版社 2004 .共二十二頁 1675 庫侖定律 1820 電流磁效應(yīng)（畢薩定律(dngl)） 1822 安培作用力定律（電動力學一詞開始使用） 1831 電磁感應(yīng)（法拉第），場的思想 1856-1873 麥克斯韋方程，預言了電磁波的存在 1881-1887 邁克爾遜實驗（1881）,邁莫雷實驗（1887） 1888 赫茲證實電磁波存在 1905 狹義相對論（愛因斯坦“論運動物體的電動力學”）。 六、發(fā)展(fzh

7、n)簡史4123共二十二頁緒論(xln)結(jié)束謝謝合作！共二十二頁法拉第 英國物理學家和化學家。 最主要貢獻：1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 1834年他研究電流通過溶液時產(chǎn)生的化學變化，提出了法拉第電解定律。這一定律為發(fā)展(fzhn)電結(jié)構(gòu)理論開辟了道路。 1845年9月13日法拉第發(fā)現(xiàn)，一束平面偏振光通過磁場時發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象被稱為“法拉第效應(yīng)”。法拉第認為光具有電磁性質(zhì)，是光的電磁波理論的先驅(qū) 1852年他引進磁力線概念。 他的很多成就不僅非常重要、且是帶根本性的理論。 （17911867） 他制造了世界上第一臺發(fā)電機。法拉第發(fā)現(xiàn)電介質(zhì)的作用，創(chuàng)立了介電常數(shù)的概念。后來(huli)電容的

8、單位“法拉”就是用他的名字命名的。返回共二十二頁麥克斯韋(mi k s wi)(James Clerk Maxwell 18311879) 生平簡介：英國物理學家，1831年6月13日生于英國愛丁堡的一個地主家庭，8歲時，母親去世，在父親的誘導下學習科學，16歲時進入愛丁堡大學，1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學研習數(shù)學，1854年以優(yōu)異成績畢業(yè)于該校三一學院數(shù)學系，并留校任職。1856年到阿伯丁的馬里沙耳學院任自然哲學教授。1860年到倫敦任皇家學院自然哲學及天文學教授。1865年辭去教職還鄉(xiāng)，專心(zhunxn)治學和著述。1871年受聘為劍橋大學的實驗物理學教授，負責籌建該校的第一所物理學實驗室卡文

9、迪許實驗室，1874年建成后擔任主任。1879年11月5日在劍橋逝世，終年只有49歲。科學成就：電磁場理論和光的電磁理論，預言了電磁波的存在 ，1873電磁學通論。他建立了實驗驗證的嚴格理論，并重復卡文迪許的實驗，他還發(fā)明了麥克斯韋電橋。運用數(shù)學統(tǒng)計的方法導出了分子運動的麥克斯韋速度分布律，創(chuàng)立了定量色度學，負責建立起來的卡文迪許實驗室 。法拉第專于實驗探索，麥克斯韋擅長理論概括 返回共二十二頁返回(fnhu)實驗(shyn)物理學家邁克爾孫 邁克耳孫1873年畢業(yè)于美國海軍學院，并留校教物理和化學。大約在5年后，開始進行光速的測量工作，隨后游學歐洲，在德國和法國學習光學?；貒箅x開海軍成為凱

10、斯學院物理學教授。邁克耳孫因為精密光學儀器和借助這些儀器進行的光譜學和度量學的研究工作做出的貢獻獲得1907年的諾貝爾物理學獎。邁克耳孫自己設(shè)計了旋轉(zhuǎn)鏡和干涉儀，用以測定微小的長度、折射率和光波波長。1879年，他得到的光速為2999105千米秒；1882年，他得到的光速為2998536千米秒。這個結(jié)果被公認為國際標準，沿用了40年。邁克耳孫最后一次測量光速是在加利福尼亞兩座相差35千米的山上進行的，光速測量精確度最后達到了2997984千米秒。他就在這次測量過程中中風，于1931年去世。邁克耳孫最著名的實驗是被稱為邁克耳孫莫雷的測定以太是否存在的實驗（1887）。 共二十二頁愛因斯坦 20世

11、紀(shj)最杰出的科學家 愛因斯坦生于德國烏爾姆一個經(jīng)營電器作坊的小業(yè)主家庭。一年后，隨全家遷居慕尼黑。1894年，他的家遷到意大利米蘭。1895年他轉(zhuǎn)學到瑞士阿勞市的州立中學。1896年進蘇黎世工業(yè)大學師范系學習物理學，1900年畢業(yè)。1901年取得瑞士國籍。1902年被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術(shù)員，從事發(fā)明專利申請的技術(shù)鑒定工作。他利用業(yè)余時間開展科學研究，于1905年在物理學三個不同領(lǐng)域中取得了歷史性成就，特別是狹義相對論的建立和光量子論的提出(t ch)，推動了物理學理論的革命。同年，以論文分子大小的新測定法，取得蘇黎世大學的博士學位。 1879-1955共二十二頁 愛因斯坦1908

12、年兼任伯爾尼大學編外講師。1909年離開(l ki)專利局任蘇黎世大學理論物理學副教授。1911年任布拉格德語大學理論物理學教授，1912年任母校蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學教授。1914年，應(yīng)馬克斯普朗克和瓦爾特能斯脫的邀請，回德國任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學教授，直到1933年。1920年應(yīng)亨德里克安東洛倫茲和保耳埃倫菲斯特的邀請，兼任荷蘭萊頓大學特邀教授。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，他投入公開和地下的反戰(zhàn)活動。共二十二頁1915年愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論。他所作的光線經(jīng)過太陽引力場要彎曲的預言于1919年由英國天文學家亞瑟斯坦利愛丁頓的日全食觀測結(jié)果所證實。1916年他預言的引力波在1978年也得

13、到了證實。愛因斯坦和相對論在西方成了家喻戶曉的名詞，同時(tngsh)也招來了德國和其他國家的沙文主義者、軍國主義者和排猶主義者的惡毒攻擊。愛因斯坦因在光電效應(yīng)方面的研究，而被授予1921年諾貝爾物理學獎。1933年1月納粹黨攫取德國政權(quán)后，愛因斯坦是科學界首要的迫害對象，幸而當時他在美國講學，未遭毒手。3月他回歐洲后避居比利時，9月9日發(fā)現(xiàn)有準備行刺他的蓋世太保跟蹤，星夜渡海到英國，10月轉(zhuǎn)到美國普林斯頓大學，任新建的高級研究院教授，直至1945年退休。1940年他取得美國國籍。 共二十二頁1939年他獲悉鈾核裂變及其鏈式反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在匈牙利物理學家利奧西拉德推動下，上書羅斯?？偨y(tǒng)，建議研制

14、原子彈，以防德國占先。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前夕，美國在日本廣島和長崎兩個城市上空投擲原子彈，愛因斯坦對此強烈不滿。戰(zhàn)后，為開展反對核戰(zhàn)爭的和平(hpng)運動和反對美國國內(nèi)法西斯危險，進行不懈的斗爭。1955年4月18日愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不舉行任何喪禮，不筑墳?zāi)?，不立紀念碑，骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。愛因斯坦的后半生一直從事尋找大統(tǒng)一理論的工作，不過這項工作沒有獲得成功，現(xiàn)在大統(tǒng)一理論是理論物理學研究的中心問題。愛因斯坦是耶路撒冷希伯來大學(dxu)的注冊商標 返回共二十二頁內(nèi)容摘要電動力學Electrodynamices。經(jīng)典物理及近代物理背景知識介紹。課程類型：物理學、物理學本科專業(yè)主干課。先修要求：電磁學,高等數(shù)學,數(shù)學