国外《经典电动力学》教材的特色与启示

国外《经典电动力学》教材的特色与启示
张立彬1，杨浩2，陈靖2
（1.南开大学外国教材中心，天津，300071；2.南开大学应用物理学院，天津，300071）
内容摘要：介绍了John David Jackson编的名著《经典电动力学》；通过对该教材的整体构架、内容、侧重点、外延和编排等方面的分析，明确了该书的优势和不足之处。
关 键 词：经典电动力学；主要特色；启示
《Classical Electrodynamics（第三版）》是一本有着很高知名度的电动力学教材，长期以来被世界多所大学选用。该书自1962年首次出版以来，于1974年再版，2001年第三次出版。与前两版相比，第三版在保留基本经典电动力学内容的基础上，做了不少调整。比如在前10章中采用国际单位制，而在后面的章节中采用高斯制；由于计算仿真电磁学的飞速发展，增加了一些关于边界问题和数学计算方面的内容；删除了等离子体一章，将其部分内容在其他章节体现；增加了一些新的科技发展内容，如光纤
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推荐读物进行简单的评析。根据读者的不同水平和需求，由浅入深的罗列参考读物以及书中某些内容的具体讨论和推导。书中每章都配有相关习题，帮助读者深入理解本章介绍的内容，对于个别较为难解的问题，作者细心的附上参考资料由读者参考。表1列出了该教材的基本构架，给出了相应的章节参考文献、思考题和图表的数目、章节页数以及占全书的比例等。
表1 教材总体构架表
章节 题目 参考文献及推荐读物（篇） 思考题（道） 图表（张） 页数 占全书比例
引言 21 0 5 23 2.85%
第1章 静电学导论 16 24 10 33 4%
第2章 静电学中的边值问题（I） 17 30 17 38 4.7%
第3章 静电学中的边值问题（II） 10 27 14 50 6.2%
第4章 多极子，宏观媒质的静电学，电介质 11 13 10 29 3.6%
第5章 静磁学，法拉第定律，准静态域 28 36 23 63 7.8%
第6章 麦克斯韦方程组，宏观电磁学，守恒定律 19 25 9 58 7.2%
第7章 平面电磁波和波的传播 22 30 16 57 7%
第8章 波导，谐振腔，和光纤 29 21 15 55 6.8%
第9章 辐射系统，多极领域和辐射 18 24 8 49 6%
第10章 散射和衍射 27 20 17 58 7.2%
第11章 狭义相对论 37 31 9 65 8%
第12章 相对论性粒子和电磁场的动力学 35 21 7 45 5.6%
第13章 碰撞，能量损失，和带电粒子的散射，切伦科夫和跃迁辐射 11 16 11 37 4.65%
第14章 运动电荷的辐射 14 27 18 47 5.8%
第15章 轫致辐射，虚量子方法，辐射性β过程 14 16 13 37 4.6%
第16章 辐射阻尼，带电粒子的经典模型 12 13 2 30 3.7%
附录与索引 34 4.2%
合计 341 374 204 808 100%
1.2 教材内容特点
本书内容齐备丰富，从静电学、静磁学开始，对电动力学这门学科作了详细的阐述，而且假定读者已具备某些数学基础(矢量计算、微分方程)，读者并非初次学习这门学科。因此本书内容不在于讨论库仑定律和其它基本定律，而在于对经典电磁学的综述。本书前几章涉及了如下一些问题:力的平方反比律（光子质量）的通常准确度、线性叠加原理的有效范围、电荷和能量差的分立效应。同时也论述了一些普通而必要的论题，诸如不同介质界面上和导体上的宏观场的边界条件。目的是要把经典电磁学前后连贯起来，指出共有效应，并阐述它所包含的一些物理内容。前面这些章节的结论将成为本书以后若干部分理论基础，使读者在学习过程中逐步深入理解电动力学在各相关学科中的建立过程和内涵。
1.3 教材外延
本书中加入的同步辐射等内容，是目前国内外研究的热门领域。引入和当今科技发展相关的新内容，丰富了授课内容也开拓了学生的视野。目前关于电磁波的仿真模拟也是研究者们广泛关注的领域，本书作者Jackson教授利用他深厚的物理数学背景，特别用了两章的内容介绍了电磁场边界条件的处理方法和基本的仿真原理，为做仿真模拟的读者提供了必须的基本知识。
1.4 教材侧重点
在编著教材出发点上，几乎所有的教材都是以电动力学的基本原理出发，从静电场、静磁场开始阐明各种电磁现象的基本规律和应用，最后归纳总结出电磁现象普遍规律的麦克斯韦方程组、狭义相对论等相关内容，基本脉络都是一致的。但是，对于本教材，更重视以学生为主体，内容介绍 ……（未完，全文共5477字，当前仅显示1923字，请阅读下面提示信息。收藏《国外《经典电动力学》教材的特色与启示》）