國外《經(jīng)典電動力學(xué)》教材的特色與啟示

國外《經(jīng)典電動力學(xué)》教材的特色與啟示
張立彬1，楊浩2，陳靖2
（1.南開大學(xué)外國教材中心，天津，300071；2.南開大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)院，天津，300071）
內(nèi)容摘要：介紹了John David Jackson編的名著《經(jīng)典電動力學(xué)》；通過對該教材的整體構(gòu)架、內(nèi)容、側(cè)重點、外延和編排等方面的分析，明確了該書的優(yōu)勢和不足之處。
關(guān) 鍵 詞：經(jīng)典電動力學(xué)；主要特色；啟示
《Classical Electrodynamics（第三版）》是一本有著很高知名度的電動力學(xué)教材，長期以來被世界多所大學(xué)選用。該書自1962年首次出版以來，于1974年再版，2001年第三次出版。與前兩版相比，第三版在保留基本經(jīng)典電動力學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，做了不少調(diào)整。比如在前10章中采用國際單位制，而在后面的章節(jié)中采用高斯制；由于計算仿真電磁學(xué)的飛速發(fā)展，增加了一些關(guān)于邊界問題和數(shù)學(xué)計算方面的內(nèi)容；刪除了等離子體一章，將其部分內(nèi)容在其他章節(jié)體現(xiàn)；增加了一些新的科技發(fā)展內(nèi)容，如光纖
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推薦讀物進行簡單的評析。根據(jù)讀者的不同水平和需求，由淺入深的羅列參考讀物以及書中某些內(nèi)容的具體討論和推導(dǎo)。書中每章都配有相關(guān)習(xí)題，幫助讀者深入理解本章介紹的內(nèi)容，對于個別較為難解的問題，作者細心的附上參考資料由讀者參考。表1列出了該教材的基本構(gòu)架，給出了相應(yīng)的章節(jié)參考文獻、思考題和圖表的數(shù)目、章節(jié)頁數(shù)以及占全書的比例等。
表1 教材總體構(gòu)架表
章節(jié) 題目 參考文獻及推薦讀物（篇） 思考題（道） 圖表（張） 頁數(shù) 占全書比例
引言 21 0 5 23 2.85%
第1章 靜電學(xué)導(dǎo)論 16 24 10 33 4%
第2章 靜電學(xué)中的邊值問題（I） 17 30 17 38 4.7%
第3章 靜電學(xué)中的邊值問題（II） 10 27 14 50 6.2%
第4章 多極子，宏觀媒質(zhì)的靜電學(xué)，電介質(zhì) 11 13 10 29 3.6%
第5章 靜磁學(xué)，法拉第定律，準(zhǔn)靜態(tài)域 28 36 23 63 7.8%
第6章 麥克斯韋方程組，宏觀電磁學(xué)，守恒定律 19 25 9 58 7.2%
第7章 平面電磁波和波的傳播 22 30 16 57 7%
第8章 波導(dǎo)，諧振腔，和光纖 29 21 15 55 6.8%
第9章 輻射系統(tǒng)，多極領(lǐng)域和輻射 18 24 8 49 6%
第10章 散射和衍射 27 20 17 58 7.2%
第11章 狹義相對論 37 31 9 65 8%
第12章 相對論性粒子和電磁場的動力學(xué) 35 21 7 45 5.6%
第13章 碰撞，能量損失，和帶電粒子的散射，切倫科夫和躍遷輻射 11 16 11 37 4.65%
第14章 運動電荷的輻射 14 27 18 47 5.8%
第15章 軔致輻射，虛量子方法，輻射性β過程 14 16 13 37 4.6%
第16章 輻射阻尼，帶電粒子的經(jīng)典模型 12 13 2 30 3.7%
附錄與索引 34 4.2%
合計 341 374 204 808 100%
1.2 教材內(nèi)容特點
本書內(nèi)容齊備豐富，從靜電學(xué)、靜磁學(xué)開始，對電動力學(xué)這門學(xué)科作了詳細的闡述，而且假定讀者已具備某些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(矢量計算、微分方程)，讀者并非初次學(xué)習(xí)這門學(xué)科。因此本書內(nèi)容不在于討論庫侖定律和其它基本定律，而在于對經(jīng)典電磁學(xué)的綜述。本書前幾章涉及了如下一些問題:力的平方反比律（光子質(zhì)量）的通常準(zhǔn)確度、線性疊加原理的有效范圍、電荷和能量差的分立效應(yīng)。同時也論述了一些普通而必要的論題，諸如不同介質(zhì)界面上和導(dǎo)體上的宏觀場的邊界條件。目的是要把經(jīng)典電磁學(xué)前后連貫起來，指出共有效應(yīng)，并闡述它所包含的一些物理內(nèi)容。前面這些章節(jié)的結(jié)論將成為本書以后若干部分理論基礎(chǔ)，使讀者在學(xué)習(xí)過程中逐步深入理解電動力學(xué)在各相關(guān)學(xué)科中的建立過程和內(nèi)涵。
1.3 教材外延
本書中加入的同步輻射等內(nèi)容，是目前國內(nèi)外研究的熱門領(lǐng)域。引入和當(dāng)今科技發(fā)展相關(guān)的新內(nèi)容，豐富了授課內(nèi)容也開拓了學(xué)生的視野。目前關(guān)于電磁波的仿真模擬也是研究者們廣泛關(guān)注的領(lǐng)域，本書作者Jackson教授利用他深厚的物理數(shù)學(xué)背景，特別用了兩章的內(nèi)容介紹了電磁場邊界條件的處理方法和基本的仿真原理，為做仿真模擬的讀者提供了必須的基本知識。
1.4 教材側(cè)重點
在編著教材出發(fā)點上，幾乎所有的教材都是以電動力學(xué)的基本原理出發(fā)，從靜電場、靜磁場開始闡明各種電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和應(yīng)用，最后歸納總結(jié)出電磁現(xiàn)象普遍規(guī)律的麥克斯韋方程組、狹義相對論等相關(guān)內(nèi)容，基本脈絡(luò)都是一致的。但是，對于本教材，更重視以學(xué)生為主體，內(nèi)容介紹 ……（未完，全文共5477字，當(dāng)前僅顯示1923字，請閱讀下面提示信息。收藏《國外《經(jīng)典電動力學(xué)》教材的特色與啟示》）