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简介
本课程讨论电磁学的原理和应用。课程从麦克斯韦方程组出发,重点放在对核工程和放射科学领域有重要意义的现象上,在下述章节——静电场和静磁场、这些场中带电粒子运动、粒子加速、聚焦、带电粒子与原子的碰撞等——中强调了解题方法。课程内容还包括电磁波、加速粒子的波辐射、轫致辐射、康普顿散射、光电离及其在测距、屏蔽、成像和辐射效应等方面的基本应用。
22.105 课程大纲 (PDF)
教材
教材
J. D. 杰克逊:经典电动力学. 3rd ed. New
York, NY: John Wiley & Sons, 1998. ISBN: 9780471309321.
优秀教材。本书前半部分现在采用国际单位制。后半部分仍用CGS单位制。很多年里这本书一直都是很有价值的参考书。我用的仍是1962年买的初版。
补充材料
R. P.费曼 费曼物理学讲义. Vol. 1.
Reading, MA: Addison-Wesley, 1971. ISBN: 9780201021165.
Panofsky, W. K., and M. Philips. Classical Electricity and
Magnetism. Reading, MA: Addison-Wesley, 1962. ISBN: 9780201057027.
Evans, R. D. The Atomic Nucleus. Malabar, FL: Kreiger
Publishing, 1982. ISBN: 9780898744149. (Reprint of 1955 McGraw-Hill
edition).
18-24 章包含了对带电粒子与物质相互作用、能量损失测距等问题的详细讨论。
Humphries, S. Principles of Charged Particle
Accelerators. New York, NY: J. Wiley & Sons, Inc., 1986. ISBN:
9780471878780.
书中有离子聚焦和光学等相关材料。
Livingstone, M. S., and J. P. Blewett. Particle Accelerators. New
York, NY: McGraw-Hill, 1962. ISBN: 1114443840.
对目前仍用于中等能量范围的各种类型的加速器给予了非常实用的讨论。
Herzberg, G. Atomic Spectra and Atomic Structure.
Mineola, NY: Dover Publications, 1944. ISBN: 9780486601151.
原子光谱方面非常好的入门参考书。
问题组
每周习题练习是课程的一项基本内容。进行这些练习对掌握内容是非常必要的。
问题组通常在周二的课上布置,下周四的课前提交。
考试
本课有期中考试和期末考试。如果你平时练习做的很好,两次考试中表现不会差。
计分
课程最终成绩基于下述几项:
计分标准
| 项目 |
百分比 |
| 课后作业 |
25% |
| 期中考试 |
35% |
| 期末考试 |
35% |
| 到课率 |
5% |
教学日程
教学日程
| 课次 # |
内容 |
| 1 |
静电学,库仑力,电场,高斯定理,泊松方程 |
| 2 |
解泊松方程,方法综述,一维问题,电容,电阻 |
| 3 |
解题续,分离变量法,镜像法,边界条件,二维和三维问题 |
| 4 |
解题续,分离变量法的失效,格林定理方法 |
| 5 |
复杂几何、介电材料中的格林定理应用 |
| 6 |
静磁学,与静电学的类比,磁矢势,毕奥-萨法尔定律,安培定律 |
| 7 |
电感,磁材料,超导体 |
| 8 |
静电场和静磁场中的带电粒子运动,谱仪 |
| 9 |
聚焦概念,静电加速器 |
| 10 |
静磁加速器,束密度极限 |
| 11 |
准静态,法拉第定律,螺线管电路方程,守恒关系 |
| 12 |
应用,变压器,触发线圈,脉冲功率源 |
| 13 |
应用,磁扩散,趋肤深度,功率耗散 |
| 14 |
应用,超导体的交流损耗和失超 |
| 15 |
应用,质子束加速器 |
| 16 |
准静态问题,完全麦克斯韦方程组,力和能 |
| 17 |
电磁波准静态问题,完全麦克斯韦方程组,力和能,平面波,反射,折射,吸收,传输,传输线 |
| 18 |
波导,速调管,回旋管 |
| 19 |
电磁辐射,李纳-维谢尔势,运动电荷的辐射 |
| 20 |
应用,偶极天线,发射阵列 |
| 21 |
应用,汤姆孙散射 |
| 22 |
应用,康普顿散射,光电效应 |
| 23 |
应用,同步辐射,切伦科夫辐射 |
| 24 |
应用,轫致辐射 |