上海大學電動力學筆記

1、專業(yè)課復習資料（最新版） 專業(yè)課復習資料（最新版）封面⑶ 1822，安培作用力定律（電動力學一詞開始使用）⑷ 1831，電磁感應（法拉第）場的思想⑸ 1826-1865，麥氏方程，預言了電磁波的存在⑹ 1881-1887，邁克爾遜實驗（1881） ，邁－莫雷實驗（1887）⑺ 1888，赫茲證實電磁波存在⑻ 1905，狹義相對論（愛因斯坦“論運動物體的電動力學” ）(9) 1925-1927，電磁場的量子化研究電磁場量子化的理論被稱為量

2、子電動力學（QED） ，是量子場論的一個分支。量子場論是量子力學和經(jīng)典場論相結(jié)合的物理理論， 已被廣泛的應用于粒子物理學和凝聚態(tài)物理學。量子場論為描述多粒子系統(tǒng)，尤其是包含粒子產(chǎn)生和湮滅過程的系統(tǒng)，提供了有效的描述框架。 非相對論性的量子場論主要被應用于凝聚態(tài)物理， 比如描述物質(zhì)超導性的BCS 理論。而相對論性的量子場論則是粒子物理學不可或缺的組成部分。自然界目前人類所知的有知道的基本相互作用有四種：強作用、電磁相互作用、弱作用、引力（

3、重力） 。除去引力，另三種相互作用都找到?合適滿足特定對稱性的量子場論來描述。強作用：量子色動力學；電磁相互作用： 量子電動力學， 理論框架建立于 1920 到 1950 年間， 主要的貢獻者為 保羅·狄拉克 ， 弗拉迪米爾·?？?， 沃爾夫?qū)?#183;泡利 ， 朝永振一郎 ， 施溫格 ， 理查德·費曼 和 戴森 等。1925 年，馬克思 馬克思·玻恩 玻恩和帕斯卡 帕斯卡·約當 約當

4、首先考慮了這個問題。1926 年，馬克思馬克思·玻恩 玻恩， 沃納 沃納·海森堡 海森堡、 帕斯卡 帕斯卡·約當 約當通過使用正則量子化方法， 獲得了忽略極化和源項的自由電磁場的量子理論。1927 年，保羅 保羅·狄拉克 狄拉克給出了這個問題的第一個自恰的解決根案。對當時人們唯一知道的經(jīng)典場－電磁場的量子化不可避免地導致了量子場論的出現(xiàn)。顯然，對電磁場的量子化必須要符合狹義相對論的要求。1928

5、年約當和泡利證明，場算符的對易關(guān)系是洛侖茲不變的。1933 年，尼爾斯·玻爾和 Leon Rosenfeld 將這些對易關(guān)系與測量類空間頔下的場的限制聯(lián)系起來。 狄拉克方程與空穴理論的發(fā)展促使人們將相對論中的因果性關(guān)系應用到量子場論中，并在 V adimir Fock 工作的基礎(chǔ)上由 Wendell Furry 和 羅伯特·奧本海默 完成了這一工作。 將量子力學和狹義砸對論結(jié)合起來是促使量子場論發(fā)展的砬二個動機。這條

6、線索對于粒子物理及標準模型的發(fā)展很是關(guān)鍵。1927 年約當堆對場的正則量子化方法推廣到量子力堦中的波函數(shù)，并稱之為二次量子化。弱作用：費米點作用理論。后來該作用和電磁相互作用實現(xiàn)了形式上的統(tǒng)一，通過 希格斯機制 產(chǎn)生質(zhì)量， 建立了弱電統(tǒng)一的量子規(guī)范理論， 即 GWS （Glashow, Weinberg, Salam）模型。量子場論成為現(xiàn)代理論物理學的主流方法和工具。數(shù)學準備知識 數(shù)學準備知識本章重點闡述梯度、 散度、 旋度三個重要概念

7、及其在不同坐標系中的運算公式，它們?nèi)咧g的關(guān)系。其中包括兩個重要定理：即 Gauss theorem 和 Stokestheorem，以及二階微分運算和算符，運算的重要公式。主要內(nèi)容有： 主要內(nèi)容有：矢量基本知識和矢量代數(shù) 矢量基本知識和矢量代數(shù)標量場的梯度 標量場的梯度 ? 算符 算符矢量場的散度 矢量場的散度 高斯定理 高斯定理矢量場的旋度 矢量場的旋度 斯托克斯定理 斯托克斯定理在正交曲線坐標系中 在正交曲線坐標系中 運算的表達