高等电动力学
课程编码：180081070200P1005H
英文名称：Advanced Electrodynamics
课时：60
学分：3.00
课程属性：学科核心课
主讲教师：董宇兵
教学目的要求
本课程是建立在同学们的大学“电磁学“和”电动力学”基础上。 课程首先回顾静电学、物质中的电场，静磁学和物质中的磁学，以及电磁波和物质中的电磁波等知识。 然后介绍及系统讲授相对论性带电粒子电动力学。主要内容包括狭义相对论、相对论力学、相对论电动力学，进而讨论带电粒子在电磁场中的运动，电磁场的能量―动量张量和相对论性运动电荷的电磁辐射等等。
希望通过学习这门“高等电动力学”课程，使同学们对电磁现象的规律和性质、对相对论性带电粒子的运动学、动力学以及对相对论性运动电荷所产生的电磁辐射场的性质有深刻的认识和掌握。 这门课程所介绍的知识会为同学们今后从事相关的科学研究工作打下的基础。
预修课程
电磁学、电动力学、数学物理方法、分析力学
大纲内容
第一章 高等电动力学导引和电磁学单位制 4.0学时 董宇兵
第1节 高等电动力学导引
第2节 电磁学和电动力学的发展
第3节 电磁学单位制
第二章 数学基础：课程需要的数学基础和简单的张量分析 6.0学时 董宇兵
第1节 张量代数，梯度、散度和旋度
第2节 坐标系，球坐标系和柱坐标系
第3节 基矢量，共轭基矢量以及度规张量；张量的坐标变换
第三章 静电学和静磁学的简单回顾以及电磁波 10.0学时 董宇兵
第1节 静电场和介质中的电场、静磁场和介质中的磁场
第2节 真空中的电磁波和介质中的电磁波
第3节 电磁波的反射和透射
第4节 电磁波的吸收和色散以及波导
第5节 复习及讨论
第四章 狭义相对论 12.0学时 董宇兵
第1节 狭义相对论产生的历史背景，迈克尔逊-莫雷实验和实验的物理意义
第2节 狭义相对论基本原理
第3节 狭义相对论洛伦兹变换和时空理论
第4节 狭义相对论的一些应用和物理问题的讨论
第5节 相对论力学的四维形式
第6节 复习及讨论
第五章 相对论电动力学 6.0学时 董宇兵
第1节 电动力学的协变性，电磁场的场强张量
第2节 电磁场的Lorentz变换
第3节 相对论电动力学的一些讨论
第六章 相对论性运动的粒子和电磁场的动力学之基础 8.0学时 董宇兵
第1节 引言--分析力学的回顾
第2节 相对论运动的带电粒子的拉格朗日函数
第3节 相对论运动带电粒子在电磁场中的运动
第4节 电磁场的拉格朗日密度和电磁场的能-动量张量
第七章 电磁辐射 10.0学时 董宇兵
第1节 数学基础：格林函数方法、复变函数；相对论运动带电粒子的李纳-维谢势
第2节 运动电荷的电磁辐射
第3节 带电粒子电磁辐射的频谱
第4节 复习及讨论
第八章 课程考核 4.0学时 董宇兵
第1节 期末总复习和答疑
第2节 期末考试
参考书
1、
“Classical Electrodynamics”（经典电动力学）
John David Jackson
1998年8月
高等教育出版社
2、
“Introduction to Electrodynamics”(电动力学导论)
David J. Griffiths
2017年6月
世界图书出版社
3、
“Classical Electrodynamics”(经典电动力学)
Tung Tsang
1998年1月
世界图书出版社
4、
“Classical Electrodynamics”(经典电动力学)
Walter Greiner
1998年10月
Springer
5、
Electrodynamics of continues Media
L. D. Landau
1984年1月
Butterworth--Heinemann
课程教师信息
董宇兵，1984年毕业于吉林大学物理系。1990年在吉林大学物理系获得博士学位。1991年在高能物理所博士后流动站工作。1996年起先后在日本神户大学，上智大学，理化学研究所，台湾国立台湾大学，以及德国图宾根大学访问和工作。现为高能物理所研究员。