费曼物理学讲义

简介

contents

第1章 电磁学 1
§ 1-1 电力 1
§ 1-2 电场和磁场 3
§ 1-3 矢量场的特征 4
§ 1-4 电磁学定律 6
§ 1-5 场是什么 10
§ 1-6 科学技术中的电磁学 12
第2章 矢量场的微分运算 13
§ 2-1 对物理学的理解 13
§ 2-2 标量场和矢量场——T与h 14
§ 2-3 场的微商——梯度 16
§ 2-4 算符 19
§ 2-5 的运算 20
§ 2-6 热流的微分方程 21
§ 2-7 矢量场的二阶微商 22
§ 2-8 陷阱 25
第3章 矢量积分运算 27
§ 3-1 矢量积分；ψ的线积分 27
§ 3-2 矢量场的通量 29
§ 3-3 来自小立方体的通量；高斯定理 31
§ 3-4 热传导；扩散方程 33
§ 3-5 矢量场的环流 35
§ 3-6 围绕一正方形的环 流；
斯托克斯定理 36
§ 3-7 无旋度场与无散度场 38
§ 3-8 总结 39
第4章 静电学 41
§ 4-1 静电 41
§ 4-2 库仑定律；叠加原理 42
§ 4-3 电势 44
§ 4-4 E＝－ 46
§ 4-5 E的通量 48
§ 4-6 高斯定理；E的散度 51
§ 4-7 带电球体的场 52
§ 4-8 场线；等势面 52
第5章 高斯定律的应用 55
§ 5-1 静电学就是高斯定律加…… 55
§ 5-2 静电场中的平衡 55
§ 5-3 有导体时的平衡 56
§ 5-4 原子的稳定性 57
§ 5-5 线电荷的场 57
§ 5-6 面电荷；平行板 58
§ 5-7 带电球体；球壳 60
§ 5-8 点电荷的场是否精确为1/r2 60
§ 5-9 孤立导体的场 63
§ 5-10 导体空腔内的场 64
第6章 在各种情况下的电场 66
§ 6-1 静电势的方程组 66
§ 6-2 电偶极子 67
§ 6-3 矢量方程述评 69
§ 6-4 偶极子势的梯度表示 70
§ 6-5 任意电荷分布的偶极子近似 72
§ 6-6 带电导体的场 74
§ 6-7 镜像法 74
§ 6-8 导电平面附近的点电荷 75
§ 6-9 导电球体附近的点电荷 77
§ 6-10 电容器与平行极板 78
§ 6-11 高（电）压击穿 80
§ 6-12 场致发射显微镜 81
第7章 在各种情况下的电场（续） 83
§ 7-1 求静电场的各种方法 83
§ 7-2 二维场；复变函数 84
§ 7-3 等离子体振荡 88
§ 7-4 电解质内的胶态粒子 90
§ 7-5 栅极的静电场 93
第8章 静电能 95
§ 8-1 电荷的静电能；均匀带电球 95
§ 8-2 电容器的能量；作用于带电导体上的力 96
§ 8-3 离子晶体的静电能 99
§ 8-4 核内的静电能 101
§ 8-5 静电场中的能量 104
§ 8-6 点电荷的能量 107
第9章 大气中的电学 109
§ 9-1 大气的电势梯度 109
§ 9-2 大气中的电流 110
§ 9-3 大气电流的来源 112
§ 9-4 雷暴雨 113
§ 9-5 电荷分离的机制 116
§ 9-6 闪电 119
第10章 电介质 122
§ 10-1 介电常量 122
§ 10-2 极化矢量P 124
§ 10-3 极化电荷 124
§ 10-4 有电介质时的静电方程组 127
§ 10-5 有电介质时的场和力 129
第11章 在电介质内部 132
§ 11-1 分子偶极子 132
§ 11-2 电子极化强度 132
§ 11-3 极性分子；取向极化 135
§ 11-4 电介质空腔里的电场 137
§ 11-5 液体的介电常量；克劳修斯莫索提方程 139
§ 11-6 固态电介质 140
§ 11-7 铁电现象；ＢａＴｉＯ3 141
第12章 静电模拟 145
§ 12-1 相同的方程组具有相同的解 145
§ 12-2 热流；无限大平面边界附近的点源 146
§ 12-3 绷紧的薄膜 149
§ 12-4 中子扩散；均匀媒质中的均匀球形源 151
§ 12-5 无旋流体的流动；从球旁经过的流动 154
§ 12-6 照度；对平面的均匀照明 156
§ 12-7 自然界的“基本统一性” 157
第13章 静磁学 159
§ 13-1 磁场 159
§ 13-2 电流；电荷守恒 159
§ 13-3 作用于电流上的磁力 161
§ 13-4 恒定电流的磁场；安培定律 162
§ 13-5 直导线与螺线管的磁场；原子电流 163
§ 13-6 磁场与电场的相对性 165
§ 13-7 电流与电荷的变换 170
§ 13-8 叠加原理；右手定则 171
第14章 在各种不同情况下的磁场 173
§ 14-1 矢势 173
§ 14-2 已知电流的矢势 176
§ 14-3 直导线 177
§ 14-4 长螺线管 178
§ 14-5 一个小电流回路的场；磁偶极子 180
§ 14-6 电路的矢势 182
§ 14-7 毕奥萨伐尔定律 182
第15章 矢势 184
§ 15-1 作用于一电流回路上的力；偶极子能量 184
§ 15-2 机械能与电能 186
§ 15-3 恒定电流的能量 189
§ 15-4 B与A的对比 190
§ 15-5 矢势与量子力学 192
§ 15-6 对静态是对的而对动态将是错的 198
第16章 感生电流 201
§ 16-1 电动机与发电机 201
§ 16-2 变压器与电感 204
§ 16-3 作用于感生电流上的力 206
§ 16-4 电工技术 210
第17章 感应定律 213
§ 17-1 感应的物理过程 213
§ 17-2 “通量法则”的一些例外 215
§ 17-3 感生电场使粒子加速；电子感应加速器 216
§ 17-4 一个佯谬 218
§ 17-5 交流发电机 219
§ 17-6 互感 222
§ 17-7 自感 224
§ 17-8 电感与磁能 225
第18章 麦克斯韦方程组 230
§ 18-1 麦克斯韦方程组 230
§ 18-2 新的项是如何起作用的 232
§ 18-3 全部经典物理学 234
§ 18-4 行移场 235
§ 18-5 光速 238
§ 18-6 求解麦克斯韦方程组；势和波动方程 239
第19章 最小作用量原理 243
§ 19-1 专题演讲(完全按演讲记录付印) 243
§ 19-2 演讲后补充的一段笔记 258
第20章 麦克斯韦方程组在自由空间中的解 259
§ 20-1 自由空间中的波；平面波 259
§ 20-2 三维波 266
§ 20-3 科学的想象 268
§ 20-4 球面波 270
第21章 有电流和电荷时麦克斯韦方程组的解 275
§ 21-1 光与电磁波 275
§ 21-2 由点源产生的球面波 276
§ 21-3 麦克斯韦方程组的通解 278
§ 21-4 振荡偶极子的场 280
§ 21-5 运动电荷的势；李纳和维谢尔通解 284
§ 21-6 匀速运动电荷的势；洛伦兹公式 287
第22章 交流电路 290
§ 22-1 阻抗 290
§ 22-2 发电机 294
§ 22-3 理想元件网络；基尔霍夫法则 297
§ 22-4 等效电路 300
§ 22-5 能量 302
§ 22-6 梯形网络 303
§ 22-7 滤波器 305
§ 22-8 其他电路元件 308
第23章 空腔共振器 312
§ 23-1 实际电路元件 312
§ 23-2 在高频时的电容器 314
§ 23-3 共振空腔 318
§ 23-4 腔模 321
§ 23-5 空腔与共振电路 323
第24章 波导 326
§ 24-1 传输线 326
§ 24-2 矩形波导 329
§ 24-3 截止频率 331
§ 24-4 导波的速率 333
§ 24-5 导波的观测 334
§ 24-6 波导管 334
§ 24-7 波导模式 337
§ 24-8 另一种看待导波的方法 337
第25章 用相对论符号表示的电动力学 341
§ 25-1 四维矢量 341
§ 25-2 标积 343
§ 25-3 四维梯度 346
§ 25-4 用四维符号表示的电动力学 349
§ 25-5 运动电荷的四维势 350
§ 25-6 电动力学方程组的不变性 351
第26章 场的洛伦兹变换 353
§ 26-1 运动电荷的四维势 353
§ 26-2 匀速点电荷的场 355
§ 26-3 场的相对论变换 358
§ 26-4 用相对论符号表示的运动方程 364
第27章 场的能量和场的动量 368
§ 27-1 局域守恒 368
§ 27-2 能量守恒与电磁学 369
§ 27-3 电磁场中的能量密度和能流 370
§ 27-4 场能的不确定性 373
§ 27-5 能流实例 374
§ 27-6 场的动量 377
第28章 电磁质量 381
§ 28-1 点电荷场的能量 381
§ 28-2 运动电荷场的动量 382
§ 28-3 电磁质量 383
§ 28-4 电子作用于其自身上的力 384
§ 28-5 改进麦克斯韦理论的尝试 387
§ 28-6 核力场 393
第29章 电荷在电场和磁场中的运动 395
§ 29-1 在匀强电场或匀强磁场中的运动 395
§ 29-2 动量分析 395
§ 29-3 静电透镜 397
§ 29-4 磁透镜 398
§ 29-5 电子显微镜 398
§ 29-6 加速器中的导向场 399
§ 29-7 交变梯度聚焦法 402
§ 29-8 在交叉的电场和磁场中的运动 404
第30章 晶体的内禀几何 405
§ 30-1 晶体的内禀几何 405
§ 30-2 晶体中的化学键 407
§ 30-3 晶体生长 407
§ 30-4 晶格 408
§ 30-5 二维对称性 409
§ 30-6 三维对称性 412
§ 30-7 金属强度 414
§ 30-8 位错与晶体生长 415
§ 30-9 布拉格奈晶体模型 416
第31章 张量 417
§ 31-1 极化张量 417
§ 31-2 张量分量的变换 419
§ 31-3 能量椭球 420
§ 31-4 其他张量；惯量张量 423
§ 31-5 叉积 425
§ 31-6 应力张量 426
§ 31-7 高阶张量 429
§ 31-8 电磁动量的四维张量 430
第32章 稠密材料的折射率 433
§ 32-1 物质的极化 433
§ 32-2 在电介质中的麦 克斯韦
方程组 435
§ 32-3 电介质中的波 437
§ 32-4 复折射率 440
§ 32-5 混合物的折射率 441
§ 32-6 金属中的波 442
§ 32-7 低频近似与高频近似；趋肤深度与等离子体频率 444
第33章 表面反射 448
§ 33-1 光的反射与折射 448
§ 33-2 稠密材料中的波 449
§ 33-3 边界条件 452
§ 33-4 反射波与透射波 455
§ 33-5 金属上的反射 460
§ 33-6 全内反射 461
第34章 物质的磁性 464
§ 34-1 抗磁性和顺磁性 464
§ 34-2 磁矩与角动量 466
§ 34-3 原子磁体的进动 467
§ 34-4 抗磁性 468
§ 34-5 拉莫尔定理 470
§ 34-6 经典物理不会提供 抗磁性
或顺磁性 471
§ 34-7 量子力学中的角动量 472
§ 34-8 原子的磁能 474
第35章 顺磁性与磁共振 476
§ 35-1 量子化磁态 476
§ 35-2 斯特恩格拉赫实验 478
§ 35-3 拉比分子束法 479
§ 35-4 大块材料的顺磁性 482
§ 35-5 绝热退磁冷却法 485
§ 35-6 核磁共振 486
第36章 铁磁性 489
§ 36-1 磁化电流 489
§ 36-2 H场 494
§ 36-3 磁化曲线 495
§ 36-4 铁芯电感 497
§ 36-5 电磁铁 499
§ 36-6 自发磁化 501
第37章 磁性材料 507
§ 37-1 已知的铁磁性 507
§ 37-2 热力学性质 510
§ 37-3 磁滞回线 512
§ 37-4 铁磁材料 517
§ 37-5 特殊磁性材料 518
第38章 弹性学 522
§ 38-1 胡克定律 522
§ 38-2 均匀应变 523
§ 38-3 扭转的棒；剪切波 527
§ 38-4 弯曲的梁 531
§ 38-5 弯折 534
第39章 弹性材料 536
§ 39-1 应变张量 536
§ 39-2 弹性张量 539
§ 39-3 在弹性体中的运动 542
§ 39-4 非弹性行为 545
§ 39-5 计算弹性常量 547
第40章 干水的流动 552
§ 40-1 流体静力学 552
§ 40-2 运动方程 553
§ 40-3 定常流——伯努利定理 557
§ 40-4 环流 561
§ 40-5 涡线 563
第41章 湿水的流动 566
§ 41-1 黏性 566
§ 41-2 黏性流动 569
§ 41-3 雷诺数 570
§ 41-4 经过一圆柱体的流动 572
§ 41-5 零黏性极限 575
§ 41-6 库埃特流动 576
第42章 弯曲空间 579
§ 42-1 二维弯曲空间 579
§ 42-2 三维空间的曲率 584
§ 42-3 我们的空间是弯曲的 585
§ 42-4 时空中的几何学 587
§ 42-5 引力与等效原理 587
§ 42-6 在引力场中钟的快慢 588
§ 42-7 时空的曲率 591
§ 42-8 在弯曲时空中的运动 592
§ 42-9 爱因斯坦的引力理论 594
索引 596
附录 602