《電動(dòng)力學(xué)》課程教學(xué)大綱（SyllabusofElectrodynamics）一、課程的性質(zhì)、任務(wù)課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課課程編號(hào)：0701103213學(xué)分：4學(xué)時(shí)：72開課學(xué)期：第4學(xué)期授課方式：課堂講授授課手段：多媒體考試方式：閉卷筆試適用學(xué)科專業(yè)：物理學(xué)制定時(shí)間：2009年7月《電動(dòng)力學(xué)》課程是物理類諸多專業(yè)的重要基礎(chǔ)理論課。它集中闡述電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律、基本理論方法、及其在相關(guān)領(lǐng)域里的基本應(yīng)用。要求學(xué)生通過該課程學(xué)習(xí)能夠正確理解和掌握電動(dòng)力學(xué)的基本概念、基本規(guī)律，并結(jié)合從中學(xué)到的基本方法，合理運(yùn)用于解決有關(guān)具體物理問題的實(shí)踐當(dāng)中去。該課程立足電磁現(xiàn)象的基本物理規(guī)律，在建立正確直觀物理圖像前提下，著重通過合理的數(shù)理表象來闡發(fā)基本電磁規(guī)律，用理論手段展示電磁現(xiàn)象的物理本質(zhì)。修學(xué)該課程一般要求已經(jīng)具備大學(xué)基礎(chǔ)物理（主要是《電磁學(xué)》和《力學(xué)》）和物理本科基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程（包括《高等數(shù)學(xué)》與《線性代數(shù)》）以及《數(shù)學(xué)物理方法》課程的基本知識(shí)。二、教學(xué)大綱及學(xué)時(shí)分配章名學(xué)時(shí)章名學(xué)時(shí)緒論2第一章、電磁物理基礎(chǔ)16第二章、電磁理論方法16第三章、電磁波及輻射16第四章、狹義相對(duì)論14第五章、相關(guān)專題8三、各章教學(xué)內(nèi)容和要求緒論（2學(xué)時(shí)）概述《電動(dòng)力學(xué)》課程的基本內(nèi)容，并介紹該課程的類型屬性、基本要求、以及與其它相關(guān)課程的關(guān)系。同時(shí)就課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)和授課進(jìn)展安排與同學(xué)們充分溝通，以求得更好的教學(xué)效果。第一章、電磁物理基礎(chǔ)（16學(xué)時(shí)）本章著重介紹電動(dòng)力學(xué)中的基本的物理概念及規(guī)律，以備在后續(xù)章節(jié)中運(yùn)用。第一節(jié)、電荷產(chǎn)生的場(chǎng)第二節(jié)、電流產(chǎn)生的場(chǎng)第三節(jié)、電磁耦合系統(tǒng)第四節(jié)、電磁場(chǎng)的勢(shì)描述第五節(jié)、電磁能量與動(dòng)量第六節(jié)、電磁場(chǎng)的波動(dòng)形式第七節(jié)、電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系第八節(jié)、介質(zhì)中的電磁場(chǎng)要求：理解掌握電動(dòng)力學(xué)中的基本的物理概念及規(guī)律。重點(diǎn)：麥克斯韋方程組、洛侖茲力關(guān)系和電荷守恒定律。難點(diǎn)：對(duì)電磁系統(tǒng)復(fù)雜性關(guān)系的理解，以及矢量微分關(guān)系的運(yùn)用。第二章、電磁理論方法（16學(xué)時(shí)）本章借助數(shù)理方法、運(yùn)用第一章的基本理論來解決有關(guān)電磁系統(tǒng)的物理問題，并由此增進(jìn)對(duì)第一章所介紹的基本電磁規(guī)律的理解和認(rèn)識(shí)。第一節(jié)、電磁系統(tǒng)描述第二節(jié)、穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)第三節(jié)、電磁場(chǎng)物理解要求第四節(jié)、分離變量法第五節(jié)、格林函數(shù)法第六節(jié)、鏡象法第七節(jié)、多極矩展開法第八節(jié)、時(shí)變電磁場(chǎng)的解要求：了解電磁系統(tǒng)的一般演變過程，并以穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)為例掌握理論求解方法。重點(diǎn)：分離變量法、格林函數(shù)法思路及鏡象法、時(shí)變電磁場(chǎng)求解思路。難點(diǎn)：格林函數(shù)法、電磁多極矩展開的物理意義。第三章、電磁波及輻射（16學(xué)時(shí)）本章介紹電磁場(chǎng)的兩個(gè)重要方面——電磁波傳播和電磁輻射。憑籍第一章所介紹的基本電磁規(guī)律的知識(shí)以及第二章所介紹的理論方法闡明電磁波的傳播及輻射的物理規(guī)律以及基本應(yīng)用。第一節(jié)、平面電磁波第二節(jié)、反射與折射第三節(jié)、導(dǎo)體中的電磁波第四節(jié)、電磁波物理應(yīng)用第五節(jié)、電磁輻射的推遲勢(shì)描述第六節(jié)、輻射的多極展開與電偶極輻射第七節(jié)、運(yùn)動(dòng)粒子輻射第八節(jié)、輻射物理應(yīng)用要求：理解掌握有關(guān)電磁波傳播及輻射的物理性質(zhì)及規(guī)律。重點(diǎn)：平面電磁波及其應(yīng)用、電磁輻射的推遲勢(shì)表述及其物理機(jī)制。難點(diǎn)：對(duì)反射、折射和全反射過程的物理內(nèi)涵的理解，以及正確掌握選定規(guī)范下的推遲勢(shì)及其所描述的輻射場(chǎng)的各種物理特性。第四章、狹義相對(duì)論（14學(xué)時(shí)）本章介紹電動(dòng)力學(xué)及理論力學(xué)規(guī)律在勻高速運(yùn)動(dòng)情況下的特性。愛因斯坦的狹義相對(duì)論基礎(chǔ)就自然成為本章的核心。第一節(jié)、基本假設(shè)與時(shí)空間隔第二節(jié)、洛倫茲變換與時(shí)空結(jié)構(gòu)第三節(jié)、相對(duì)論的四維表述第四節(jié)、力學(xué)中的相對(duì)性第五節(jié)、電動(dòng)力學(xué)中的相對(duì)性第六節(jié)、電磁系統(tǒng)的分析力學(xué)描述要求：理解掌握狹義相對(duì)論的基本假設(shè)及基本規(guī)律，建立四維時(shí)空觀。重點(diǎn)：相對(duì)論基本原理、相對(duì)論時(shí)空概念、洛倫茲變換以及物理規(guī)律的協(xié)變性。難點(diǎn)：相對(duì)論時(shí)空觀、對(duì)用以表述相對(duì)論物理規(guī)律的張量知識(shí)的掌握與運(yùn)用。第五章、相關(guān)專題（8學(xué)時(shí)）正如本教學(xué)大綱開始時(shí)所提到的，電動(dòng)力學(xué)是物理學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)理論課程。它在與電磁現(xiàn)象相關(guān)的諸多領(lǐng)域內(nèi)都有著廣泛而重要的應(yīng)用。本章在介紹這些有關(guān)應(yīng)用時(shí)，要涉及到一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，有時(shí)又要用到一些超出本課程設(shè)計(jì)范圍的知識(shí)。然而，這正體現(xiàn)了電動(dòng)力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用復(fù)雜性及其成為重要基礎(chǔ)理論課的一個(gè)有力說明。鑒于本章專題內(nèi)容的特征，其課堂講授的實(shí)施將視本課程前面各章節(jié)的基礎(chǔ)核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況而確定。第一節(jié)、電磁矢勢(shì)的觀測(cè)第二節(jié)、電磁波物理第三節(jié)、電磁輻射分析第四節(jié)、場(chǎng)-粒子相互作用第五節(jié)、超導(dǎo)物理第六節(jié)、等離子體的電磁性質(zhì)第七節(jié)、電磁物理的現(xiàn)代理論要求：了解電動(dòng)力學(xué)的基本規(guī)律在一些相關(guān)方面的應(yīng)用及局限應(yīng)用。重點(diǎn)：電磁矢勢(shì)的深入認(rèn)識(shí)、電磁輻射、以及粒子與電磁場(chǎng)的相互作用分析。難點(diǎn)：所涉及到的復(fù)雜數(shù)學(xué)推導(dǎo)，以及可能用到一些超出本課程設(shè)計(jì)范圍的知識(shí)。四、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與要求（本課程屬理論課）五、教材和主要參考書教材：Griffiths主編，《IntroductiontoElectrodynamics》，第三版，世界圖書出版公司，北京，2006。主要參考書：1、郭碩鴻，《電動(dòng)力學(xué)》，第三版，高等教育出版社，北京，2008。2、Jackson，《ClassicalElectrodynamics》3、W.Greiner，《ClassicalElectrodynamics》4、胡寧，《電動(dòng)力學(xué)》5、曹昌祺，《電動(dòng)力學(xué)》六、附件：教學(xué)內(nèi)容的英文章節(jié)ChapterOne:BasisofElectrodynamics1.1.Fieldbyelectriccharge1.2.Fieldbyelectriccurrent1.3.Electromagneticsystem1.4.Potentialdescription1.5.Electromagneticenergyandmomentum1.6.Application:Waveformoffield1.7.Application:Boundaryrelations1.8.Application:FieldinmatterChapterTwo:TheoreticalMethodsforElectromagneticSystem2.1.Descriptionofelectromagneticsystem2.2.Steadyelectromagneticfields2.3.Requirementofphysicalsolution2.4.Separationofvariables2.5.MethodofGreenfunctions2.6.Methodofimages2.7.Multipoleexpansion2.8.Time-dependentsolutionChapterThree:ElectromagneticWavesandRadiation3.1.Planeelectromagneticwaves3.2.Reflectionandrefraction3.3.Electromagneticwavesinconductor3.4.Applicationsofelectromagneticwaves3.5.Radiationbyretardedpotentials3.6.Multipoleexpansionandelectric-dipoleradiation3.7.Radiationbymovingcharges3.8.ApplicationsofradiationChapterFour:SpecialTheoryofRelativity4.1.Postulatesandspace-timeinterval4.2.Lorentztransformandspace-timestructures4.3.Four-dimensionalrepresentations4.4.Relativityinmechanics4.5.Relativityinelectrodynamics4.6.LagrangianandHamiltonianofchargeparticlesChapterFive:SpecialTopics5.1.Ob