電動(dòng)力學(xué)第一講

1、1電動(dòng)力學(xué)電動(dòng)力學(xué) Electrodynamics 林大 物理系2考試方法和答疑安排考試方法和答疑安排l電動(dòng)力學(xué)課程考試辦法： 1）閉卷筆試）閉卷筆試 占占 80%；按百分制給按百分制給 階段考試兩次各占20%期末考試占40%2）平時(shí)成績(jī)占）平時(shí)成績(jī)占20%；按百分制給；按百分制給 課堂學(xué)習(xí) 10%包括：點(diǎn)名和小測(cè)試（隨堂考形式）課下作業(yè)10%,交五次作業(yè)，每單元講解完畢后交。l答疑安排：時(shí)間：周二下午1：304：30 地點(diǎn)：理樓 203 3參考書(shū)目參考書(shū)目l電動(dòng)力學(xué)，郭碩鴻，高等教育出版社l電動(dòng)力學(xué)，俎棟林，清華大學(xué)出版社l電動(dòng)力學(xué)，張澤喻，清華大學(xué)出版社l經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，【美】J.D杰克遜著

2、，朱培豫譯，人民教育出版社l電動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)明教程俞允強(qiáng)，北京大學(xué)出版社l電動(dòng)力學(xué)題解林璇英、張之翔 科學(xué)出版社 l電動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)預(yù)習(xí)題詳解郭芳俠，陜西師范大學(xué)出版社4電電 動(dòng)動(dòng) 力力 學(xué)學(xué) 目目 錄錄l第0章 緒論及數(shù)學(xué)準(zhǔn)備 l第1章 電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律l第2章 靜電場(chǎng)l第3章 靜磁場(chǎng) l第4章 電磁波的傳播l第5章 電磁波的輻射l第6章 狹義相對(duì)論l第7章 帶電粒子和電磁場(chǎng)的相互作用5 教學(xué)大綱教學(xué)大綱第第1章章 電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律l電磁相互作用的源（有源場(chǎng)、無(wú)源場(chǎng)）電磁相互作用的源（有源場(chǎng)、無(wú)源場(chǎng)）l電磁相互作用的場(chǎng)在真空中的基本實(shí)驗(yàn)定律包括：庫(kù)侖電磁相互作用的場(chǎng)在真空中的

3、基本實(shí)驗(yàn)定律包括：庫(kù)侖定律、畢定律、畢-薩定律、安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律薩定律、安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律l真空中電磁相互作用的場(chǎng)方程：真空中麥克斯韋方程組真空中電磁相互作用的場(chǎng)方程：真空中麥克斯韋方程組（高斯定理、高斯磁定理、法拉第電磁感應(yīng)定律、位移（高斯定理、高斯磁定理、法拉第電磁感應(yīng)定律、位移電流假設(shè)）電流假設(shè)）l介質(zhì)中電磁相互作用的場(chǎng)方程：介質(zhì)中麥克斯韋方程組介質(zhì)中電磁相互作用的場(chǎng)方程：介質(zhì)中麥克斯韋方程組（介質(zhì)的極化、磁化以及物質(zhì)方程）（介質(zhì)的極化、磁化以及物質(zhì)方程）l電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系l電磁場(chǎng)相互作用能量的轉(zhuǎn)化與守恒電磁場(chǎng)相互作用能量的轉(zhuǎn)化與守恒 階段一考試！6

4、第第2章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)l靜電勢(shì)及其微分方程靜電勢(shì)及其微分方程l唯一性定理及應(yīng)用唯一性定理及應(yīng)用l拉普拉式方程，分離變量法（拉普拉斯方程、拉普拉式方程，分離變量法（拉普拉斯方程、勒讓德函數(shù)）勒讓德函數(shù)）l鏡像法，格林函數(shù)鏡像法，格林函數(shù)l電多極矩（泰勒展開(kāi)）電多極矩（泰勒展開(kāi)）l靜電場(chǎng)的能量靜電場(chǎng)的能量7第第3章章 靜磁場(chǎng)靜磁場(chǎng)l恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)l磁失勢(shì)磁失勢(shì)l磁場(chǎng)問(wèn)題的一般解法（磁標(biāo)勢(shì)）磁場(chǎng)問(wèn)題的一般解法（磁標(biāo)勢(shì)）l多極展開(kāi)多極展開(kāi) 階段二考試！8第第4章章 電磁波的傳播電磁波的傳播l理想絕緣介質(zhì)中的理想絕緣介質(zhì)中的波動(dòng)方程波動(dòng)方程及及平面電磁波解平面電磁波解(赫姆赫姆霍茲方程霍

5、茲方程)l電磁波在介質(zhì)表面的反射和折射（菲涅爾公式電磁波在介質(zhì)表面的反射和折射（菲涅爾公式)l有導(dǎo)體存在時(shí)電磁波的傳播（趨膚效應(yīng)，穿透深有導(dǎo)體存在時(shí)電磁波的傳播（趨膚效應(yīng)，穿透深度）度）l諧振腔、波導(dǎo)（電磁波的定向傳播）諧振腔、波導(dǎo)（電磁波的定向傳播）9第第5章章 電磁波的輻射電磁波的輻射l電磁波的失勢(shì)和標(biāo)勢(shì)（大朗貝爾方程、庫(kù)倫規(guī)電磁波的失勢(shì)和標(biāo)勢(shì)（大朗貝爾方程、庫(kù)倫規(guī)范、洛倫茲規(guī)范）范、洛倫茲規(guī)范）l推遲勢(shì)（光速是有限的）推遲勢(shì)（光速是有限的）l輻射電磁場(chǎng)（電偶極輻射、天線輻射）輻射電磁場(chǎng)（電偶極輻射、天線輻射） 期末考試！10 0-1 緒緒 論論一、基本情況一、基本情況l課程性質(zhì)課程性質(zhì)

6、：電動(dòng)力學(xué)是物理學(xué)科的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)理論：電動(dòng)力學(xué)是物理學(xué)科的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)理論課，是物理學(xué)的課，是物理學(xué)的“四大力學(xué)四大力學(xué)”之一。描述電磁相互作之一。描述電磁相互作用的用的經(jīng)典理論經(jīng)典理論，宏觀尺度宏觀尺度的理論（包含大量分子、原的理論（包含大量分子、原子的鄰域）適用于宏觀電磁現(xiàn)象的非牛頓力學(xué)理論子的鄰域）適用于宏觀電磁現(xiàn)象的非牛頓力學(xué)理論（相對(duì)論）（相對(duì)論）l研究對(duì)象研究對(duì)象 ：電動(dòng)力學(xué)是研究電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論，主：電動(dòng)力學(xué)是研究電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論，主要研究電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及與帶電物質(zhì)要研究電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及與帶電物質(zhì)之間的相互作用。之間的相互作用。l研究方法：歸納法

7、（從特殊到一般）；類(lèi)比法（從一研究方法：歸納法（從特殊到一般）；類(lèi)比法（從一種特殊到另一種特殊）；演繹法（從一般到特殊）種特殊到另一種特殊）；演繹法（從一般到特殊）11二、電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的區(qū)別二、電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的區(qū)別l電磁學(xué)是電動(dòng)力學(xué)的先修課程，它從電磁現(xiàn)象的觀察電磁學(xué)是電動(dòng)力學(xué)的先修課程，它從電磁現(xiàn)象的觀察和實(shí)驗(yàn)中提出電磁場(chǎng)的一些基本概念，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)定和實(shí)驗(yàn)中提出電磁場(chǎng)的一些基本概念，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)定律，由實(shí)驗(yàn)定律導(dǎo)出特殊條件下（靜態(tài)場(chǎng)）電磁場(chǎng)的律，由實(shí)驗(yàn)定律導(dǎo)出特殊條件下（靜態(tài)場(chǎng)）電磁場(chǎng)的積分形式方程，最后歸納出麥克斯韋方程組的積分形積分形式方程，最后歸納出麥克斯韋方程組的積分形式。它的邏

8、輯體系是：實(shí)驗(yàn)式。它的邏輯體系是：實(shí)驗(yàn)定律定律理論，是一理論，是一種以歸納法為主線的知識(shí)結(jié)構(gòu)。種以歸納法為主線的知識(shí)結(jié)構(gòu)。l電磁學(xué)的局限性：由于積分形式的方程只能從一個(gè)區(qū)電磁學(xué)的局限性：由于積分形式的方程只能從一個(gè)區(qū)域整體對(duì)電磁場(chǎng)總體描述，不能夠逐點(diǎn)確定場(chǎng)的空間域整體對(duì)電磁場(chǎng)總體描述，不能夠逐點(diǎn)確定場(chǎng)的空間分布，只能解決某些特殊情況下場(chǎng)的空間局域分布問(wèn)分布，只能解決某些特殊情況下場(chǎng)的空間局域分布問(wèn)題，例如，場(chǎng)的分布具有軸對(duì)稱或者球?qū)ΨQ性。題，例如，場(chǎng)的分布具有軸對(duì)稱或者球?qū)ΨQ性。12二、電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的區(qū)別二、電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的區(qū)別l電動(dòng)力學(xué)是電磁學(xué)的后續(xù)課程，它屬于理論物理范疇，是電動(dòng)力學(xué)

9、是電磁學(xué)的后續(xù)課程，它屬于理論物理范疇，是以麥?zhǔn)戏匠?、洛倫茲力公式和物質(zhì)方程為出發(fā)點(diǎn)，分別討以麥?zhǔn)戏匠?、洛倫茲力公式和物質(zhì)方程為出發(fā)點(diǎn)，分別討論在靜態(tài)，動(dòng)態(tài)論在靜態(tài)，動(dòng)態(tài),含源區(qū)，自由空間，介質(zhì)內(nèi)部與表面、有含源區(qū)，自由空間，介質(zhì)內(nèi)部與表面、有界空間等不同條件下，電磁場(chǎng)的空間分布和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其界空間等不同條件下，電磁場(chǎng)的空間分布和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其邏輯體系上以演繹法為主線的。邏輯體系上以演繹法為主線的。l電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具解電磁場(chǎng)的微分方程，電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具解電磁場(chǎng)的微分方程，因而能夠相當(dāng)精確地描述出較復(fù)雜的電磁場(chǎng)在空間的局域因而能夠相當(dāng)精確地描述出較復(fù)雜的電磁場(chǎng)在空間的局

10、域分布與變化情況，因此電動(dòng)力學(xué)在店里、電信工程技術(shù)中分布與變化情況，因此電動(dòng)力學(xué)在店里、電信工程技術(shù)中有著重要的實(shí)際應(yīng)用。有著重要的實(shí)際應(yīng)用。13三、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域l在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，存在著大量和電磁場(chǎng)在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，存在著大量和電磁場(chǎng)有關(guān)的問(wèn)題有關(guān)的問(wèn)題: : 例如、電力系統(tǒng)、凝聚態(tài)物理、天體物理、粒子加速例如、電力系統(tǒng)、凝聚態(tài)物理、天體物理、粒子加速器等，都涉及到不少宏觀電磁場(chǎng)的理論問(wèn)題。器等，都涉及到不少宏觀電磁場(chǎng)的理論問(wèn)題。l在迅變情況下，電磁場(chǎng)以電磁波的形式存在，其應(yīng)用在迅變情況下，電磁場(chǎng)以電磁波的形式存在，其應(yīng)用更為廣泛。更為廣泛。 例如、無(wú)線電波、熱輻射、

11、光波、例如、無(wú)線電波、熱輻射、光波、X X射線和射線和射線等都射線等都是在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，它們都有共同的規(guī)律。是在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，它們都有共同的規(guī)律。 因此，掌握電磁場(chǎng)的基本理論對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)因此，掌握電磁場(chǎng)的基本理論對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)都有重大的意義驗(yàn)都有重大的意義14 1785 1785 庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律 1820 1820 電流磁效應(yīng)（畢薩定律）電流磁效應(yīng)（畢薩定律） 1822 1822 安培作用力定律（電動(dòng)力學(xué)一詞開(kāi)始使用）安培作用力定律（電動(dòng)力學(xué)一詞開(kāi)始使用） 1831 1831 法拉第電磁感應(yīng)，（場(chǎng)的思想）法拉第電磁感應(yīng)，（場(chǎng)的思想） 1856-1873 1

12、856-1873 麥克斯韋方程，預(yù)言了電磁波的存在麥克斯韋方程，預(yù)言了電磁波的存在 18871887邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn) 1888 1888 赫茲證實(shí)電磁波存在赫茲證實(shí)電磁波存在 1905 1905 狹義相對(duì)論（愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論（愛(ài)因斯坦“論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)”）。）。 四、發(fā)展簡(jiǎn)史四、發(fā)展簡(jiǎn)史15庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律l該定律由庫(kù)侖于該定律由庫(kù)侖于17851785年在年在電力定律電力定律一一 論論文中提出。文中提出。l描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的作用力描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的作用力l庫(kù)侖定律是電學(xué)發(fā)展史上的第一個(gè)定量規(guī)律，是庫(kù)侖定律是電學(xué)發(fā)展史上的第一

13、個(gè)定量規(guī)律，是電磁學(xué)和電磁場(chǎng)理論的基本定律之一。電磁學(xué)和電磁場(chǎng)理論的基本定律之一。l庫(kù)侖定律適用于場(chǎng)源電荷靜止、受力電荷運(yùn)動(dòng)的庫(kù)侖定律適用于場(chǎng)源電荷靜止、受力電荷運(yùn)動(dòng)的情況，但不適用于運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)靜止電荷的作用力。情況，但不適用于運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)靜止電荷的作用力。162.2.電流磁效應(yīng)電流磁效應(yīng)l畢奧畢奧- -薩伐爾定律是由薩伐爾定律是由H.C.H.C.奧斯特實(shí)驗(yàn)引起的奧斯特實(shí)驗(yàn)引起的l1820，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后， J.B.J.B.畢畢奧和奧和F.F.薩伐爾提出電流元對(duì)磁極的作用力應(yīng)薩伐爾提出電流元對(duì)磁極的作用力應(yīng)垂直于電流元與磁極構(gòu)成的平面，即也是橫垂直于電流元與磁

14、極構(gòu)成的平面，即也是橫向力。它現(xiàn)在被理解為向力。它現(xiàn)在被理解為電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律律。l描述了恒定電流元在空間任意點(diǎn)描述了恒定電流元在空間任意點(diǎn)P P處所激發(fā)的處所激發(fā)的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。173. 安培定律安培定律l在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁 效應(yīng)后，法國(guó)物理學(xué)家安培效應(yīng)后，法國(guó)物理學(xué)家安培又進(jìn)一步做了大量實(shí)驗(yàn)，研究了磁場(chǎng)方向與電流方又進(jìn)一步做了大量實(shí)驗(yàn)，研究了磁場(chǎng)方向與電流方向之間的關(guān)系，并總結(jié)出安培定則，也叫做右手螺向之間的關(guān)系，并總結(jié)出安培定則，也叫做右手螺旋定則旋定則l描述了電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)其中的另一電流元描述了電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)其中的另一電流元施以

15、作用力。施以作用力。l與庫(kù)侖定律相當(dāng)，是磁作用的基本實(shí)驗(yàn)定律與庫(kù)侖定律相當(dāng)，是磁作用的基本實(shí)驗(yàn)定律 ，它決，它決定了磁場(chǎng)的性質(zhì)，提供了計(jì)算電流相互作用的途徑。定了磁場(chǎng)的性質(zhì)，提供了計(jì)算電流相互作用的途徑。l此定則的發(fā)現(xiàn)使人類(lèi)更進(jìn)一步的掌握了電學(xué)原理，此定則的發(fā)現(xiàn)使人類(lèi)更進(jìn)一步的掌握了電學(xué)原理，為現(xiàn)代社會(huì)科技提供了理論基礎(chǔ)為現(xiàn)代社會(huì)科技提供了理論基礎(chǔ)。184. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律l18201820年年H.C.H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，有許多物奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，有許多物理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)理學(xué)家便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對(duì)電

16、作用的問(wèn)題。生電，磁能否對(duì)電作用的問(wèn)題。l18311831年法拉第通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不論用什么方法，年法拉第通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，中就有電流產(chǎn)生。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，l18341834年楞次發(fā)現(xiàn)的楞次定律，指出感應(yīng)電流的磁年楞次發(fā)現(xiàn)的楞次定律，指出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化，提供了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方場(chǎng)要阻礙原磁通的變化，提供了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，及生成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流方向。向，及生成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流方向。194. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律l電磁感應(yīng)

17、現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系。揭示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系。l法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義在于，法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義在于， (1)依據(jù)電磁感應(yīng)的原理，人們制造出了發(fā)依據(jù)電磁感應(yīng)的原理，人們制造出了發(fā) 電機(jī)，電能的大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送成電機(jī)，電能的大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送成 為可能；為可能； (2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。人類(lèi)社會(huì)從此邁進(jìn)測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。人類(lèi)社會(huì)從此邁進(jìn)了電氣化時(shí)代。了電氣化時(shí)代。205. 麥克斯韋方程

18、麥克斯韋方程l麥克斯韋方程是英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯麥克斯韋方程是英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯麥克斯韋麥克斯韋在在1919世紀(jì)建立的一組描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)與電荷密度、世紀(jì)建立的一組描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)與電荷密度、電流密度之間關(guān)系的偏微分方程電流密度之間關(guān)系的偏微分方程l麥克斯韋方程由：麥克斯韋方程由： (1)(1)描述電荷如何產(chǎn)生電場(chǎng)的高斯定理描述電荷如何產(chǎn)生電場(chǎng)的高斯定理 0 E215.麥克斯韋方程麥克斯韋方程(2)論述論述磁磁單極單極子子不存在的高斯磁定理不存在的高斯磁定理 (3)描述電流和時(shí)變電場(chǎng)怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)的麥克斯韋安培定律描述電流和時(shí)變電場(chǎng)怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)的麥克斯韋安培定律 (4)描述時(shí)變磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電場(chǎng)的法拉第

19、電磁感應(yīng)定律描述時(shí)變磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電場(chǎng)的法拉第電磁感應(yīng)定律 等四個(gè)方程組。等四個(gè)方程組。0 BtEJB000tBE225.麥克斯韋方程麥克斯韋方程l麥克斯韋方程組并不是由麥克斯韋本人發(fā)現(xiàn)的，麥克斯韋方程組并不是由麥克斯韋本人發(fā)現(xiàn)的，而是他在前人總結(jié)關(guān)于電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的基而是他在前人總結(jié)關(guān)于電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的基礎(chǔ)上提出的。礎(chǔ)上提出的。l這個(gè)方程組所要說(shuō)明的問(wèn)題可以簡(jiǎn)單的概括為這個(gè)方程組所要說(shuō)明的問(wèn)題可以簡(jiǎn)單的概括為兩句話：兩句話：“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（法拉第電磁變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）感應(yīng)定律）”、“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)（位移變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)（位移電流假說(shuō)）電流假說(shuō)）”，并預(yù)言了

20、電磁波的存在。，并預(yù)言了電磁波的存在。l至此電和磁達(dá)到了完全的統(tǒng)一，形成了全新的至此電和磁達(dá)到了完全的統(tǒng)一，形成了全新的電磁場(chǎng)理論。電磁領(lǐng)域的輝煌時(shí)代就此開(kāi)啟。電磁場(chǎng)理論。電磁領(lǐng)域的輝煌時(shí)代就此開(kāi)啟。236. 邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)l邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)(Michelson-Morley Experiment)，是，是1887麥克爾遜和莫雷在德麥克爾遜和莫雷在德國(guó)做的，用麥克爾遜干涉儀測(cè)量?jī)纱怪惫獾膰?guó)做的，用麥克爾遜干涉儀測(cè)量?jī)纱怪惫獾墓馑俨钪档囊豁?xiàng)著名的物理實(shí)驗(yàn)。光速差值的一項(xiàng)著名的物理實(shí)驗(yàn)。l結(jié)果證明光速在不同慣性系和不同方向上都結(jié)果證明光速在不同慣性系和不同方向上都

21、是相同的，由此否認(rèn)了以太（絕對(duì)靜止參考是相同的，由此否認(rèn)了以太（絕對(duì)靜止參考系）的存在，從而動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)，系）的存在，從而動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)，成為近代物理學(xué)的一個(gè)發(fā)端，在物理學(xué)發(fā)展成為近代物理學(xué)的一個(gè)發(fā)端，在物理學(xué)發(fā)展史上占有十分重要的地位。史上占有十分重要的地位。247. 赫茲實(shí)驗(yàn)赫茲實(shí)驗(yàn)l1888赫茲證實(shí)電磁波存，并在實(shí)驗(yàn)時(shí)指出，電磁波赫茲證實(shí)電磁波存，并在實(shí)驗(yàn)時(shí)指出，電磁波可以被反射、折射、如同可見(jiàn)光、熱波一樣的被偏可以被反射、折射、如同可見(jiàn)光、熱波一樣的被偏振。振。l1889赫茲明確的指出，光是一種電磁現(xiàn)象。赫茲明確的指出，光是一種電磁現(xiàn)象。l第一次以電磁波傳遞訊息，是第一次

22、以電磁波傳遞訊息，是1896年意大利的馬可年意大利的馬可尼開(kāi)始的。尼開(kāi)始的。l1901年，馬可尼又成功的將訊號(hào)送到大西洋彼岸的年，馬可尼又成功的將訊號(hào)送到大西洋彼岸的美國(guó)。美國(guó)。l20世紀(jì)無(wú)線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。赫茲實(shí)世紀(jì)無(wú)線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)麥克斯韋的驗(yàn)不僅證實(shí)麥克斯韋的電磁理論電磁理論，更為無(wú)線電、電，更為無(wú)線電、電視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。258. 狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論l19世紀(jì)末期擁有開(kāi)爾文爵士之稱的湯姆生在一次國(guó)際會(huì)議上講世紀(jì)末期擁有開(kāi)爾文爵士之稱的湯姆生在一次國(guó)際會(huì)議上講到到“物理學(xué)大廈已經(jīng)建成，以后的工作僅僅是內(nèi)部的裝修

23、和粉物理學(xué)大廈已經(jīng)建成，以后的工作僅僅是內(nèi)部的裝修和粉刷刷”。但是，他話鋒一轉(zhuǎn)又說(shuō)：。但是，他話鋒一轉(zhuǎn)又說(shuō)：“大廈上空還漂浮著兩朵大廈上空還漂浮著兩朵烏烏云云，邁克爾遜，邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果和黑體輻射的紫外災(zāi)難。莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果和黑體輻射的紫外災(zāi)難?！闭钦菫榱私鉀Q上述兩問(wèn)題，物理學(xué)發(fā)生了一場(chǎng)深刻的革命導(dǎo)致了相為了解決上述兩問(wèn)題，物理學(xué)發(fā)生了一場(chǎng)深刻的革命導(dǎo)致了相對(duì)論和量子力學(xué)的誕生。對(duì)論和量子力學(xué)的誕生。l早在電動(dòng)力學(xué)麥克斯韋方程建立之日，人們就發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有涉及早在電動(dòng)力學(xué)麥克斯韋方程建立之日，人們就發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有涉及參照系問(wèn)題。人們利用經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空理論討論電動(dòng)力學(xué)方程，參照系問(wèn)題。人們利用經(jīng)典

24、力學(xué)的時(shí)空理論討論電動(dòng)力學(xué)方程，發(fā)現(xiàn)在伽利略變換下麥克斯韋方程及其導(dǎo)出的方程（如亥姆霍發(fā)現(xiàn)在伽利略變換下麥克斯韋方程及其導(dǎo)出的方程（如亥姆霍茲，達(dá)朗貝爾等方程）在不同慣性系下形式不同，這一現(xiàn)象應(yīng)茲，達(dá)朗貝爾等方程）在不同慣性系下形式不同，這一現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)怎樣解釋?zhuān)慨?dāng)怎樣解釋?zhuān)縧經(jīng)過(guò)幾十年的探索，在經(jīng)過(guò)幾十年的探索，在1905年終于由愛(ài)因斯坦創(chuàng)建了狹義相對(duì)年終于由愛(ài)因斯坦創(chuàng)建了狹義相對(duì)論。相對(duì)論是一個(gè)時(shí)空理論是對(duì)牛頓時(shí)空觀的拓展和修正。按論。相對(duì)論是一個(gè)時(shí)空理論是對(duì)牛頓時(shí)空觀的拓展和修正。按照狹義相對(duì)論而言，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大照狹義相對(duì)論而言，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而

25、增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)?；磿?huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。26 0-2 數(shù)學(xué)準(zhǔn)備數(shù)學(xué)準(zhǔn)備一、矢量的定義一、矢量的定義三維空間的三個(gè)獨(dú)立方向，三個(gè)互相垂直的單位矢量三維空間的三個(gè)獨(dú)立方向，三個(gè)互相垂直的單位矢量 或或 或或任意一個(gè)三維空間的矢量任意一個(gè)三維空間的矢量 用三個(gè)基矢量展開(kāi)：用三個(gè)基矢量展開(kāi)：矢量的模：矢量的模：?jiǎn)挝皇噶浚簡(jiǎn)挝皇噶浚?21,eeezyxeee,kji,AiiieAeAeAeAA31332211iiiAAAAAA312322211321eee27二、二、 矢量的

26、基本運(yùn)算矢量的基本運(yùn)算 1、兩矢量的點(diǎn)積、兩矢量的點(diǎn)積2、兩矢量的叉積、兩矢量的叉積ACBCBABAC3、三個(gè)矢量的混合積、三個(gè)矢量的混合積是一個(gè)標(biāo)量，其絕對(duì)值等于以這三個(gè)矢量為棱的平行六面體的體積是一個(gè)標(biāo)量，其絕對(duì)值等于以這三個(gè)矢量為棱的平行六面體的體積:cosABBAneABBAsinsincosCABABC滿足右手輪換法則滿足右手輪換法則284、三個(gè)矢量的矢積：、三個(gè)矢量的矢積： BACABCBAC)()(BAC是一個(gè)矢量處于是一個(gè)矢量處于A和和B 所決定的平面內(nèi)，可以用所決定的平面內(nèi)，可以用A和和B的線性組合的線性組合來(lái)表示：來(lái)表示：ABCBAC遠(yuǎn)遠(yuǎn)“+”，近，近“-”CBABAC二、二、 矢量的基本運(yùn)算矢量的基本運(yùn)算29二、二、 矢量的基本運(yùn)算矢量的基本運(yùn)算5、矢量的微分、矢量的微分(1)0,()dCCdt為常矢量dAdAdAAAdtdtdt(3),()ddAkA kdtdt （k為常量(2)dddABABdtdtdt （30二、二、 矢量的基本運(yùn)算矢量的基本運(yùn)算()d A BdBdAABdtdtdt()d A BdBdAABdtdtdt注意順序注意順序不能顛倒不能顛倒31 三、并矢與張量 AB ABBA（一般一般 ） jjiii jjijijieeTeeBABAT31,31,ijee 為單位并矢，張量的基（為單