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基础原因

下一节:相对性原理

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基础原因课程教案、知识点、字幕

大家好

我们现在开始介绍

经典电动力学的第五章

狭义相对论

这一节作为狭义相对论

这一章的开始

我们先说一点基础和背景的东西

先说一下我们在电动力学里面

讲狭义相对论的原因

然后讨论一下相对性原理

和狭义相对论的实验基础

首先为什么要在电动力学课里面

讨论狭义相对论

至少在国内的电动力学课里面

狭义相对论都是作为标准的一章

简单的说

就是因为狭义相对论

出生于电动力学

就是它是电动力学的发展产物

在早年1865年

麦克斯韦的电磁理论

取得了巨大的成功

但是它和实验

还是有一些不和谐的地方

从电磁理论导致的

所谓的黑体辐射 原子发光

等等这些的理论的预言

和实验观测实际上不一致

这些不一致的后继发展

在上个世纪初

就导致了所谓的量子论

再有一些事实是我们这一章

所要具体讨论的

它就导致了狭义相对论

量子论和相对论

是上个世纪物理学

最伟大的两项发现

也是上个世纪物理学

得以蓬勃发展的基础

我们这个狭义相对论

这一章就是在对基本的

电磁理论进行了全面介绍

也就是我们前面的

最重要的电动力学的核心的三章

静态的电磁场

电磁波的传播

电磁波的辐射

在介绍了这三部分的

基本内容后

对传统的电磁理论和实验

不那么一致的地方

进行更深入的研究

前面是说了这一些内容

一部分的发展

就是量子论

一部分就是相对论

这是上个世纪物理学

最重要的两个发现

也是物理学非常基础的两个支柱

那么为什么放在这个里面讲

放在这个时候讲

是因为要讲狭义相对论

要有电磁波的传播的知识

所以我们需要把电磁波的

基本的东西讲完

才能谈狭义相对论

所以我们在把

电磁波的传播和辐射

说完了以后

马上就开始介绍狭义相对论

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第三章 电磁波的传播

-3.1 理想绝缘介质中的波动方程及平面电磁波解

--波动方程

--平面电磁波解

-3.2 定态波动方程及平面波解

--导体

--定态电磁波

--定态电磁波的平面波解1

--定态电磁波的平面波解2

--定态电磁波的平面波解3

-3.3 电磁波在界面上的反射和透射

--边界条件

--反射透射波的波矢

--反射透射波的振幅1

--反射透射波的振幅2

--反射透射波的能流

-3.4 谐振腔

--方程及边界条件

--矩形谐振腔

-3.5 电磁波的定向传播

--方程及边界条件

--TEM波

--TE波

--矩形波导

-3.6 电磁波的几何光学极限

--波动方程的几何光学近似

--光学方程

--光程泛函与费马原理

-第三章 电磁波的传播--3.7 第三章作业

第四章 电磁波的辐射

-4.1 电磁场的矢势和标势

--用势描述电场 规范变换和规范不变性

--达朗伯方程

-4.2 推迟势

--非齐次(有源)波动方程的球面波解

--洛伦兹规范,库伦规范

--光子质量对平方反比率的修正

-4.3 有效光子质量

--伦敦方程,理想导体及迈斯纳效应

--有效光子质量与超导,零磁场与超导

--超越洛伦兹规范,规范不变描写

--有效光子质量的起源

-4.4 辐射电磁场

--一般性质

--多极展开

--例子(电偶极辐射、电四极辐射、磁偶极辐射)

--电磁波的衍射(惠更斯原理)

--电磁波的衍射(基尔霍夫假设)

--电磁波的衍射(夫琅禾费衍射)

-第四章 电磁波的辐射--4.5 第四章作业

第五章 狭义相对论

-5.1 基础

--基础原因

--相对性原理

--实验基础

-5.2 相对论基本原理,洛伦兹变换

--基本原理

--伽利略变换

--基本洛伦兹变换

-5.3 相对论的时空理论

--同时性,运动时钟与尺子

--关于时间的评注

--间隔不变性

--类时间隔

--类空间隔

--类光间隔

--因果性与最大信号传递速度

-5.4 相对论理论的协变形式

--四维时空坐标变换

--为什么洛伦兹变换是线性的

--物理量按时空变换性质分类

--张量运算,张量例子

-5.5 相对论力学

--最小作用量原理

--点粒子力学

--带电点粒子及电荷分布在外电磁场中

--电荷分布在外电磁场中

--协变表达

--协变推导

-5.6 相对论电动力学

--作用量

--麦克斯韦方程组

--矢量势与麦克斯韦方程组

--极化强度和磁化强度

--能动量守恒

--真空能

--能动量的洛伦兹变换

--劳厄定理

-5.7 磁单极-规范不变性-Witten效应

--磁单极-规范不变性-Witten效应

--电荷磁单极共生

-第五章 狭义相对论--5.8 第五章作业

第六章 带电粒子和电磁场的相互作用

-6.1 运动带电粒子的电磁场

--运动带电粒子的描述,推迟效应

--李纳-维谢尔势

--电磁场

--辐射功率及角分布

-6.2 辐射频谱分析、切伦柯夫辐射

--辐射频谱分析

--切伦柯夫辐射

-6.3 带电粒子的电磁场对粒子本身的反作用

--带电粒子的电磁场对粒子本身的反作用

--能量转化与守恒定律 牛顿定律

--电子的经典运动方程

--电磁质量 辐射阻尼力

--谱线的自然宽度

-6.4 电磁波的散射与吸收,介质的色散

--自由电子对电磁波的散射

--束缚电子对电磁波的散射

--介质的色散

--负折射率

--电磁感应透明

--因果性与色散关系

-6.4 第六章作业--作业

结束语

-电动力学在现代物理学中的地位

--四大力学 力学体系 相互作用力

--各种力学 二十世纪物理学的两大突破

--电动力学作用量的更深层次含义 电磁作用

-结束语作业--作业

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