高等电磁波理论

本书分8章, 主要内容包括: 基本电磁理论、均匀介质中波的传播、反射和透射、导波和谐振、辐射、散射、电磁定理和原理、电磁学的相对论效应。每一章节的内容结合电磁场理论及应用领域的案例, 帮助读者由浅入深、由片面到全面地理解电磁波在实际场景中的应用, 适合国内研究生教学需求。

  第1章 基本电磁理论

1.1 麦克斯韦理论

1.1.1 麦克斯韦方程组

1.1.2 矢量分析

1.2 电磁波的基本概念

1.2.1 亥姆霍兹波动方程和波动解

1.2.2 时间频率和空间频率

1.2.3 极化

1.2.4 坡印廷定理

1.3 本构关系

1.3.1 介质的分类

1.3.2 本构矩阵

1.4 边界条件

1.4.1 电场和磁场的连续性

1.4.2 表面电荷和电流密度

1.4.3 分界面处的边界条件

习题1

第2章 均匀介质中波的传播

2.1 时谐场

2.1.1 时谐场的麦克斯韦方程组

2.1.2 复坡印廷定理

2.1.3 时谐场中的介质

2.1.4 介质中的条件和关系

2.2 介质中的kDB坐标系

2.2.1 波矢量k

2.2.2 kDB坐标系

2.2.3 kDB坐标系中的麦克斯韦方程组

2.3 各向同性介质中的波

2.4 各向异性介质中的波

2.4.1 单轴介质

2.4.2 回旋介质

2.4.3 法拉第旋转

2.5 双各向异性介质中的波

习题2

第3章 反射和透射

3.1 平面波的反射和透射

3.1.1 不同极化的反射和透射

3.1.2 相位匹配

3.1.3 全反射和临界角

3.1.4 全透射和布儒斯特角

3.2 异向介质的反射和透射

3.2.1 负各向同性介质

3.2.2 单轴介质

3.2.3 手征介质

3.3 分层介质的反射和透射

3.3.1 分层介质中的波

3.3.2 分层介质的反射系数

3.3.3 传输矩阵和透射系数

3.3.4 单层平板介质

3.4 异向界面的反射和透射

3.4.1 均匀异向界面

3.4.2 广义斯涅尔定律

习题3

第4章 导波和谐振

4.1 波导的模式分析

4.1.1 波导的导波模式

4.1.2 波导的传输特性

4.2 平板波导中的导波

4.2.1 金属平板波导

4.2.2 分层介质平板波导

4.2.3 对称介质平板波导

4.3 矩形波导中的导波

4.3.1 均匀填充矩形波导

4.3.2 非均匀填充矩形波导

4.4 圆柱波导中的导波

4.4.1 金属圆柱波导

4.4.2 介质圆柱波导

4.5 表面波导中的导波

4.5.1 单界面表面波导

4.5.2 双界面表面波导

4.6 谐振腔

4.6.1 矩形谐振腔

4.6.2 圆柱谐振腔

4.6.3 球体谐振腔

4.6.4 谐振腔微扰

习题4

第5章 辐射

5.1 格林函数

5.1.1 并矢格林函数

5.1.2 辐射场近似

5.1.3 矢量势和标量势

5.2 赫兹偶极子

5.2.1 赫兹电偶极子

5.2.2 赫兹磁偶极子

5.3 平面分层介质的偶极子辐射

5.3.1 谱域格林函数和索末菲恒等式

5.3.2 分层介质上方的偶极子

5.3.3 分层介质内的偶极子

5.4 天线辐射

5.4.1 线天线

5.4.2 双锥天线

5.5 切伦科夫辐射

习题5

第6章 散射

6.1 圆柱散射

6.1.1 导体圆柱

6.1.2 介质圆柱

6.1.3 分层介质圆柱

6.2 球体散射

6.2.1 瑞利散射

6.2.2 米氏散射

6.2.3 分层介质球

6.3 周期性粗糙表面的散射

6.3.1 周期性波纹导体表面

6.3.2 周期性波纹介质表面

6.4 周期分布介质的散射

6.4.1 一阶耦合模态方程

6.4.2 周期性调制板的反射和透射

6.4.3 二维光子晶体

6.4.4 一维周期介质的带隙

6.5 体散射介质的等效介电常数

6.5.1 体散射介质的简化模型

6.5.2 随机离散散射体

习题6

第7章 电磁定理和原理

7.1 唯一性定理

7.2 镜像原理

7.3 互易定理

7.3.1 一般形式的互易定理

7.3.2 互易定理的应用

7.3.3 互易条件和修正

7.4 等效原理

7.4.1 等效原理

7.4.2 等效原理的应用

7.4.3 惠更斯原理

7.5 对偶性和互补性

7.6 巴比涅原理

习题7

第8章 电磁学的相对论效应

8.1 麦克斯韦-闵可夫斯基理论

8.2 洛伦兹变换

8.2.1 洛伦兹时空变换

8.2.2 场矢量的洛伦兹变换

8.2.3 洛伦兹不变量

8.2.4 频率和波矢量的变换

8.3 运动介质中的波

8.3.1 本构关系的变换

8.3.2 运动单轴介质中的波

8.3.3 运动边界条件和相位匹配

8.3.4 运动介质的导波

8.4 张量形式的麦克斯韦方程组

8.4.1 麦克斯韦方程组的张量形式

8.4.2 逆变和协变矢量

8.4.3 场张量和激励张量

8.4.4 本构关系的张量形式

习题8

参考文献