電磁場與電磁波

前言
第1章 電磁場的普遍規(guī)律1
1.1 電荷與電場1
1.1.1 庫侖定律1
1.1.2 電場與場強2
1.1.3 靜電場的通量與散度方程2
1.1.4 靜電場的旋度與旋度方程4
1.2 電流與磁場7
1.2.1 電流和電流密度7
1.2.2 電荷守恒定律8
1.2.3 安培定律9
1.2.4 畢奧?薩伐爾定律10
1.2.5 恒定磁場的通量與散度方程11
1.2.6 恒定磁場的環(huán)流與旋度方程12
1.3 麥克斯韋方程組15
1.3.1 電磁感應(yīng)定律15
1.3.2 位移電流16
1.3.3 真空中的麥克斯韋方程組18
1.3.4 洛倫茲力公式18
1.4 介質(zhì)的電磁性質(zhì)19
1.4.1 介質(zhì)的極化19
1.4.2 介質(zhì)的磁化23
1.4.3 介質(zhì)中的麥克斯韋方程組26
1.4.4 介質(zhì)中的本構(gòu)方程27
1.5 電磁場邊值關(guān)系28
1.5.1 法向邊界條件28
1.5.2 切向邊界條件29
1.6 電磁場的能量31
1.6.1 場和電荷系統(tǒng)能量守恒定律的一般形式31
1.6.2 電磁場能量密度和能流密度的表示式32
1.7 習題33
第2章 靜態(tài)電磁場及其邊值問題的解36
2.1 邊值問題的分類36
2.2 標量格林定理和唯一性定理37
2.2.1 標量格林定理37
2.2.2 唯一性定理37
2.3 穩(wěn)恒電場分析39
2.3.1 穩(wěn)恒電場的位函數(shù)39
2.3.2 穩(wěn)恒電場的能量42
2.3.3 求電場力的虛位移法44
2.4 穩(wěn)恒磁場分析47
2.4.1 矢量磁位函數(shù)47
2.4.2 庫侖規(guī)范47
2.4.3 標量磁位函數(shù)48
2.4.4 穩(wěn)恒磁場的能量49
2.5 鏡像法50
2.5.1 點電荷對無限大平面的鏡像51
2.5.2 點電荷對無限大相交導(dǎo)體平面的鏡像53
2.5.3 點電荷對接地導(dǎo)體球面的鏡像54
2.5.4 線電荷對導(dǎo)體圓柱面的鏡像55
2.6 分離變量法57
2.6.1 直角坐標系中的分離變量法57
2.6.2 圓柱坐標系中的分離變量法60
2.6.3 球坐標系中的分離變量法61
2.7 習題62
第3章 時變電磁場65
3.1 時變電磁場的波動方程65
3.1.1 麥克斯韋方程組65
3.1.2 波動方程66
3.2 時變電磁場的唯一性定理69
3.3 時變電磁場的位函數(shù)71
3.3.1 用位函數(shù)描述時變電磁場71
3.3.2 位函數(shù)的微分方程72
3.3.3 滯后位與超前位75
3.4 時諧電磁場76
3.4.1 場方程76
3.4.2 時諧電磁場的能量及功率79
3.4.3 時諧電磁場的位函數(shù)80
3.5 習題81
第4章 平面電磁波83
4.1 理想介質(zhì)中的均勻平面波83
4.1.1 理想介質(zhì)中的波方程83
4.1.2 均勻平面波的傳播特性85
4.1.3 描述均勻平面波的物理參數(shù)87
4.2 導(dǎo)電介質(zhì)中的均勻平面波90
4.2.1 導(dǎo)電介質(zhì)中的電荷分布91
4.2.2 導(dǎo)電介質(zhì)中的波方程91
4.2.3 導(dǎo)電介質(zhì)中平面波的傳播特性93
4.2.4 描述導(dǎo)電介質(zhì)中均勻平面波的物理參數(shù)94
4.2.5 良介質(zhì)與良導(dǎo)體97
4.3 均勻平面波的極化特性100
4.3.1 極化的概念100
4.3.2 橢圓極化波100
4.3.3 圓極化波102
4.3.4 直線極化波102
4.3.5 電磁波極化特性的工程應(yīng)用104
4.4 極化波的合成與分解104
4.4.1 極化波的表示104
4.4.2 用瓊斯矢量表示極化態(tài)106
4.4.3 極化波的合成與分解107
4.5 相速和群速109
4.6 習題111
第5章 平面波的反射與折射114
5.1 電磁波反射與折射的基本規(guī)律114
5.1.1 反射定律 折射定律115
5.1.2 反射波與折射波的電磁場矢量表示116
5.1.3 反射系數(shù)與透射系數(shù)117
5.2 均勻平面波對平面邊界的垂直入射122
5.2.1 相關(guān)描述122
5.2.2 均勻平面波對理想導(dǎo)體的垂直入射125
5.2.3 均勻平面波對一般導(dǎo)電介質(zhì)的垂直入射127
5.2.4 均勻平面波對理想介質(zhì)的垂直入射128
5.3 均勻平面波對分層介質(zhì)平面的垂直入射132
5.3.1 輸入波阻抗132
5.3.2 均勻平面波在多層介質(zhì)中的傳播132
5.3.3 三層介質(zhì)的重要應(yīng)用135
5.4 均勻平面波對不同介質(zhì)分界的斜入射136
5.4.1 垂直極化波的反射與折射136
5.4.2 平行極化波的反射與折射137
5.4.3 反射情況分析138
5.5 平面波對理想導(dǎo)體表面的斜入射139
5.5.1 折射定律的修正139
5.5.2 垂直極化平面波對理想導(dǎo)體表面的斜入射141
5.5.3 平行極化平面波對理想導(dǎo)體表面的斜入射143
5.6 等離子體中的平面波146
5.7 鐵氧體中的平面波146
5.8 習題146
第6章 電磁波的標量衍射149
6.1 亥姆霍茲?基爾霍夫衍射定理150
6.1.1 電磁場的波動方程150
6.1.2 從矢量衍射理論到標量衍射理論151
6.1.3 亥姆霍茲?基爾霍夫積分定理152
6.2 平面衍射屏的基爾霍夫公式154
6.2.1 積分定理的應(yīng)用154
6.2.2 基爾霍夫邊界條件155
6.2.3 菲涅耳?基爾霍夫衍射公式156
6.3 瑞利?索末菲衍射公式158
6.3.1 格林函數(shù)的其他選擇158
6.3.2 瑞利?索末菲衍射理論160
6.3.3 基爾霍夫理論與瑞利?索末菲理論的比較160
6.3.4 基爾霍夫公式的進一步分析161
6.4 菲涅耳衍射與夫瑯禾費衍射162
6.4.1 初步的近似處理163
6.4.2 菲涅耳衍射163
6.4.3 夫瑯禾費衍射164
6.5 習題166
附錄168
附錄A 矢量基本運算公式168
A.1 常用的基本運算公式168
A.2 各章中出現(xiàn)的基本運算公式168
附錄B 常用函數(shù)169
B.1 狄拉克（Dirac）??函數(shù)169
B.2 幾個初等函數(shù)169
附錄C 基本數(shù)學(xué)公式170
C.1 傅里葉變換170
C.2 卷積的定義及傅里葉變換170
C.3 常用傅里葉變換公式170
附錄D 常用物理常數(shù)170
附錄E 部分習題參考答案171
參考文獻176