費(fèi)曼物理學(xué)講義 第2卷（新千年版）

第１章電磁學(xué)1

§１１電力1

§１２電場(chǎng)和磁場(chǎng)3

§１３矢量場(chǎng)的特征4

§１４電磁學(xué)定律6

§１５場(chǎng)是什么10

§１６科學(xué)技術(shù)中的電磁學(xué)12

第２章矢量場(chǎng)的微分運(yùn)算13

§２１對(duì)物理學(xué)的理解13

§２２標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)——T與h

14

§２３場(chǎng)的微商——梯度16

§２４算符 19

§２５ 的運(yùn)算20

§２６熱流的微分方程21

§２７矢量場(chǎng)的二階微商22

§２８陷阱25

第３章矢量積分運(yùn)算27

§３１矢量積分；ψ的線(xiàn)積分27

§３２矢量場(chǎng)的通量29

§３３來(lái)自小立方體的通量；

高斯定理31

§３４熱傳導(dǎo)；擴(kuò)散方程33

§３５矢量場(chǎng)的環(huán)流35

§３６圍繞一正方形的環(huán)流；

斯托克斯定理36

§３７無(wú)旋度場(chǎng)與無(wú)散度場(chǎng)38

§３８總結(jié)39

第４章靜電學(xué)41

§４１靜電41

§４２庫(kù)侖定律；疊加原理42

§４３電勢(shì)44

§４４E＝－46

§４５E的通量48

§４６高斯定理；E的散度51

§４７帶電球體的場(chǎng)52

§４８場(chǎng)線(xiàn)；等勢(shì)面52

第５章高斯定律的應(yīng)用55

§５１靜電學(xué)就是高斯定律加……

55

§５２靜電場(chǎng)中的平衡55

§５３有導(dǎo)體時(shí)的平衡56

§５４原子的穩(wěn)定性57

§５５線(xiàn)電荷的場(chǎng)57

§５６面電荷；平行板58

§５７帶電球體；球殼60

§５８點(diǎn)電荷的場(chǎng)是否精確

為１/r２60

§５９孤立導(dǎo)體的場(chǎng)63

§５１０導(dǎo)體空腔內(nèi)的場(chǎng)64

第６章在各種情況下的電場(chǎng)66

§６１靜電勢(shì)的方程組66

§６２電偶極子67

§６３矢量方程述評(píng)69

§６４偶極子勢(shì)的梯度表示70

§６５任意電荷分布的偶極子近似

72

§６６帶電導(dǎo)體的場(chǎng)74

§６７鏡像法74

§６８導(dǎo)電平面附近的點(diǎn)電荷75

§６９導(dǎo)電球體附近的點(diǎn)電荷77

§６１０電容器與平行極板78

§６１１高（電）壓擊穿80

§６１２場(chǎng)致發(fā)射顯微鏡81

第７章在各種情況下的電場(chǎng)（續(xù)）83

§７１求靜電場(chǎng)的各種方法83

§７２二維場(chǎng)；復(fù)變函數(shù)84

§７３等離子體振蕩88

§７４電解質(zhì)內(nèi)的膠態(tài)粒子90

§７５柵極的靜電場(chǎng)93

目錄第８章靜電能95

§８１電荷的靜電能；均勻帶電球

95

§８２電容器的能量；作用于帶電

導(dǎo)體上的力96

§８３離子晶體的靜電能99

§８４核內(nèi)的靜電能101

§８５靜電場(chǎng)中的能量104

§８６點(diǎn)電荷的能量107

第９章大氣中的電學(xué)109

§９１大氣的電勢(shì)梯度109

§９２大氣中的電流110

§９３大氣電流的來(lái)源112

§９４雷暴雨113

§９５電荷分離的機(jī)制116

§９６閃電119

第１０章電介質(zhì)122

§１０１介電常量122

§１０２極化矢量P124

§１０３極化電荷124

§１０４有電介質(zhì)時(shí)的靜電方程組

127

§１０５有電介質(zhì)時(shí)的場(chǎng)和力129

第１１章在電介質(zhì)內(nèi)部132

§１１１分子偶極子132

§１１２電子極化強(qiáng)度132

§１１３極性分子；取向極化135

§１１４電介質(zhì)空腔里的電場(chǎng)137

§１１５液體的介電常量；克勞

修斯莫索提方程139

§１１６固態(tài)電介質(zhì)140

§１１７鐵電現(xiàn)象；ＢａＴｉＯ３141

第１２章靜電模擬145

§１２１相同的方程組具有相同

的解145

§１２２熱流；無(wú)限大平面邊界附近的

點(diǎn)源146

§１２３繃緊的薄膜149

§１２４中子擴(kuò)散；均勻媒質(zhì)中的

均勻球形源151

§１２５無(wú)旋流體的流動(dòng)；從球旁

經(jīng)過(guò)的流動(dòng)154

§１２６照度；對(duì)平面的均勻照明

156

§１２７自然界的“基本統(tǒng)一性”157

第１３章靜磁學(xué)159

§１３１磁場(chǎng)159

§１３２電流；電荷守恒159

§１３３作用于電流上的磁力161

§１３４恒定電流的磁場(chǎng)；安培定律

162

§１３５直導(dǎo)線(xiàn)與螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)；

原子電流163

§１３６磁場(chǎng)與電場(chǎng)的相對(duì)性165

§１３７電流與電荷的變換170

§１３８疊加原理；右手定則171

第１４章在各種不同情況下的磁場(chǎng)

173

§１４１矢勢(shì)173

§１４２已知電流的矢勢(shì)176

§１４３直導(dǎo)線(xiàn)177

§１４４長(zhǎng)螺線(xiàn)管178

§１４５一個(gè)小電流回路的場(chǎng)；磁偶

極子180

§１４６電路的矢勢(shì)182

§１４７畢奧薩伐爾定律182

第１５章矢勢(shì)184

§１５１作用于一電流回路上的力；

偶極子能量184

§１５２機(jī)械能與電能186

§１５３恒定電流的能量189

§１５４B與A的對(duì)比190

§１５５矢勢(shì)與量子力學(xué)192

§１５６對(duì)靜態(tài)是對(duì)的而對(duì)動(dòng)態(tài)

將是錯(cuò)的198

第１６章感生電流201

§１６１電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)201

§１６２變壓器與電感204

§１６３作用于感生電流上的力206

§１６４電工技術(shù)210

第１７章感應(yīng)定律213

§１７１感應(yīng)的物理過(guò)程213

§１７２“通量法則”的一些例外215

§１７３感生電場(chǎng)使粒子加速；電子

感應(yīng)加速器216

§１７４一個(gè)佯謬218

§１７５交流發(fā)電機(jī)219

§１７６互感222

§１７７自感224

§１７８電感與磁能225

第１８章麥克斯韋方程組230

§１８１麥克斯韋方程組230

§１８２新的項(xiàng)是如何起作用的232

§１８３全部經(jīng)典物理學(xué)234

§１８４行移場(chǎng)235

§１８５光速238

§１８６求解麥克斯韋方程組；勢(shì)和

波動(dòng)方程239

第１９章最小作用量原理243

§19１專(zhuān)題演講(完全按演講記錄付

印)243

§19２演講后補(bǔ)充的一段筆記258

第２０章麥克斯韋方程組在自由空間

中的解259

§２０１自由空間中的波；平面波

259

§２０２三維波266

§２０３科學(xué)的想象268

§２０４球面波270

第２１章有電流和電荷時(shí)麥克斯韋

方程組的解275

§２１１光與電磁波275

§２１２由點(diǎn)源產(chǎn)生的球面波276

§２１３麥克斯韋方程組的通解278

§２１４振蕩偶極子的場(chǎng)280

§２１５運(yùn)動(dòng)電荷的勢(shì)；李納和

維謝爾通解284

§２１６勻速運(yùn)動(dòng)電荷的勢(shì)；洛倫

茲公式287

第２２章交流電路290

§２２１阻抗290

§２２２發(fā)電機(jī)294

§２２３理想元件網(wǎng)絡(luò)；基爾霍夫

法則297

§２２４等效電路300

§２２５能量302

§２２６梯形網(wǎng)絡(luò)303

§２２７濾波器305

§２２８其他電路元件308

第２３章空腔共振器312

§２３１實(shí)際電路元件312

§２３２在高頻時(shí)的電容器314

§２３３共振空腔318

§２３４腔模321

§２３５空腔與共振電路323

第２４章波導(dǎo)326

§２４１傳輸線(xiàn)326

§２４２矩形波導(dǎo)329

§２４３截止頻率331

§２４４導(dǎo)波的速率333

§２４５導(dǎo)波的觀測(cè)334

§２４６波導(dǎo)管334

§２４７波導(dǎo)模式337

§２４８另一種看待導(dǎo)波的方法337

第２５章用相對(duì)論符號(hào)表示的電動(dòng)力學(xué)

341

§２５１四維矢量341

§２５２標(biāo)積343

§２５３四維梯度346

§２５４用四維符號(hào)表示的電動(dòng)

力學(xué)349

§２５５運(yùn)動(dòng)電荷的四維勢(shì)350

§２５６電動(dòng)力學(xué)方程組的不變性

351

第２６章場(chǎng)的洛倫茲變換353

§２６１運(yùn)動(dòng)電荷的四維勢(shì)353

§２６２勻速點(diǎn)電荷的場(chǎng)355

§２６３場(chǎng)的相對(duì)論變換358

§２６４用相對(duì)論符號(hào)表示的

運(yùn)動(dòng)方程364

第２７章場(chǎng)的能量和場(chǎng)的動(dòng)量368

§２７１局域守恒368

§２７２能量守恒與電磁學(xué)369

§２７３電磁場(chǎng)中的能量密度和

能流370

§２７４場(chǎng)能的不確定性373

§２７５能流實(shí)例374

§２７６場(chǎng)的動(dòng)量377

第２８章電磁質(zhì)量381

§２８１點(diǎn)電荷場(chǎng)的能量381

§２８２運(yùn)動(dòng)電荷場(chǎng)的動(dòng)量382

§２８３電磁質(zhì)量383

§２８４電子作用于其自身上的力

384

§２８５改進(jìn)麥克斯韋理論的嘗試

387

§２８６核力場(chǎng)393

第２９章電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

395

§２９１在勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

的運(yùn)動(dòng)395

§２９２動(dòng)量分析395

§２９３靜電透鏡397

§２９４磁透鏡398

§２９５電子顯微鏡398

§２９６加速器中的導(dǎo)向場(chǎng)399

§２９７交變梯度聚焦法402

§２９８在交叉的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的

運(yùn)動(dòng)404

第３０章晶體的內(nèi)稟幾何405

§３０１晶體的內(nèi)稟幾何405

§３０２晶體中的化學(xué)鍵407

§３０３晶體生長(zhǎng)407

§３０４晶格408

§３０５二維對(duì)稱(chēng)性409

§３０６三維對(duì)稱(chēng)性412

§３０７金屬?gòu)?qiáng)度414

§３０８位錯(cuò)與晶體生長(zhǎng)415

§３０９布拉格奈晶體模型416

第３１章張量417

§３１１極化張量417

§３１２張量分量的變換419

§３１３能量橢球420

§３１４其他張量；慣量張量423

§３１５叉積425

§３１６應(yīng)力張量426

§３１７高階張量429

§３１８電磁動(dòng)量的四維張量430

第３２章稠密材料的折射率433

§３２１物質(zhì)的極化433

§３２２在電介質(zhì)中的麥克斯韋

方程組435

§３２３電介質(zhì)中的波437

§３２４復(fù)折射率440

§３２５混合物的折射率441

§３２６金屬中的波442

§３２７低頻近似與高頻近似；趨膚

深度與等離子體頻率444

第３３章表面反射448

§３３１光的反射與折射448

§３３２稠密材料中的波449

§３３３邊界條件452

§３３４反射波與透射波455

§３３５金屬上的反射460

§３３６全內(nèi)反射461

第３４章物質(zhì)的磁性464

§３４１抗磁性和順磁性464

§３４２磁矩與角動(dòng)量466

§３４３原子磁體的進(jìn)動(dòng)467

§３４４抗磁性468

§３４５拉莫爾定理470

§３４６經(jīng)典物理不會(huì)提供抗磁性

或順磁性471

§３４７量子力學(xué)中的角動(dòng)量472

§３４８原子的磁能474

第３５章順磁性與磁共振476

§３５１量子化磁態(tài)476

§３５２斯特恩格拉赫實(shí)驗(yàn)478

§３５３拉比分子束法479

§３５４大塊材料的順磁性482

§３５５絕熱退磁冷卻法485

§３５６核磁共振486

第３６章鐵磁性489

§３６１磁化電流489

§３６２H場(chǎng)494

§３６３磁化曲線(xiàn)495

§３６４鐵芯電感497

§３６５電磁鐵499

§３６６自發(fā)磁化501

第３７章磁性材料507

§３７１已知的鐵磁性507

§３７２熱力學(xué)性質(zhì)510

§３７３磁滯回線(xiàn)512

§３７４鐵磁材料517

§３７５特殊磁性材料518

第３８章彈性學(xué)522

§３８１胡克定律522

§３８２均勻應(yīng)變523

§３８３扭轉(zhuǎn)的棒；剪切波527

§３８４彎曲的梁531

§３８５彎折534

第３９章彈性材料536

§３９１應(yīng)變張量536

§３９２彈性張量539

§３９３在彈性體中的運(yùn)動(dòng)542

§３９４非彈性行為545

§３９５計(jì)算彈性常量547

第４０章干水的流動(dòng)552

§４０１流體靜力學(xué)552

§４０２運(yùn)動(dòng)方程553

§４０３定常流——伯努利定理557

§４０４環(huán)流561

§４０５渦線(xiàn)563

第４１章濕水的流動(dòng)566

§４１１黏性566

§４１２黏性流動(dòng)569

§４１３雷諾數(shù)570

§４１４經(jīng)過(guò)一圓柱體的流動(dòng)572

§４１５零黏性極限575

§４１６庫(kù)埃特流動(dòng)576

第４２章彎曲空間579

§４２１二維彎曲空間579

§４２２三維空間的曲率584

§４２３我們的空間是彎曲的585

§４２４時(shí)空中的幾何學(xué)587

§４２５引力與等效原理587

§４２６在引力場(chǎng)中鐘的快慢588

§４２７時(shí)空的曲率591

§４２８在彎曲時(shí)空中的運(yùn)動(dòng)

592

§４２９愛(ài)因斯坦的引力理論594

索引596

附錄602