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第1章 基本概念1

1.1 自由空间中的麦克斯韦方程组1

1.1.1 空间频率 k4

1.1.2 矢量分析与边界条件8

习题23

1.2 极化24

专题1.2.A 斯托克斯(Stokes)参数和庞加莱(Poincare)极化球28

习题33

1.3 洛伦兹力定律34

1.3.1 坡印廷(Poynting)定理和坡印廷矢量38

1.3.2 动量守恒定理40

习题40

1.4 赫兹波42

专题1.4.A 电场力线图47

习题51

1.5 介质中的波53

1.5.1 波矢量 k53

1.5.2 导电介质中的波55

1.5.3 等离子体中的波57

1.5.4 单轴介质中的波60

习题61

1.6 波的反射63

习题72

1.7 波导74

1.7.1 平行板波导中的波74

1.7.2 矩形波导中的波79

1.7.3 矩形谐振腔83

习题85

1.8 本构关系89

1.8.1 各向异性和双向异性介质90

专题1.8.A 本构矩阵92

习题93

1.9 边界条件95

专题1.9.A 边界条件的推导95

专题1.9.B 移动边界的边界条件96

习题97

部分习题答案98

第2章 传输线104

2.1 传输线理论104

2.1.1 波动方程和波动解106

2.1.2 坡印廷定理107

专题2.1.A 电路理论108

习题110

2.2 传输线上的瞬态过程110

习题119

2.3 正弦稳态传输线120

2.3.1 传输线末端的反射122

2.3.2 输入阻抗123

2.3.3 广义反射系数125

专题2.3.A 史密斯(Smith)圆图126

专题2.3.B 周期加载传输线132

习题133

2.4 集总单元传输线134

习题145

2.5 传输线上的简正模式147

2.5.1 简正模式和自然频率147

2.5.2 初值问题149

习题153

2.6 传输线建模155

2.6.1 天线辐射的建模155

专题2.6.A 方向图相乘技术158

2.6.2 反射和传输的建模160

习题165

部分习题答案167

第3章 传播和导行170

3.1 时谐场170

3.1.1 时谐场的麦克斯韦方程170

3.1.2 本构方程和色散介质171

3.1.3 坡印廷功率矢量的时间平均174

专题3.1.A 无损耗介质中的对称条件175

习题176

3.2 平面波解178

3.2.1 相位和群速179

3.2.2 有耗介质中的穿透深度181

3.2.3 无耗介质中的凋落波182

习题183

3.3 介质中的电磁波和 kDB 坐标系185

3.3.1 kDB 坐标系185

3.3.2 kDB 坐标系中的麦克斯韦方程187

3.3.3 单轴介质中的平面波189

专题3.3.A 回旋介质中的平面波193

专题3.3.B 双各向异性介质中的平面波197

专题3.3.C 非线性介质中的平面波198

习题203

3.4.1 相位匹配207

3.4 反射与透射207

3.4.2 平面边界的反射和透射210

3.4.3 分层介质的反射和透射216

习题223

3.5 导行229

3.5.1 导体平行板的导行229

3.5.2 介质片波导中的导行波240

3.5.3 分层介质中的导行波243

3.5.4 矩形柱波导251

3.5.5 圆柱波导254

习题265

3.6 谐振269

3.6.1 矩形腔谐振器269

3.6.2 圆形腔谐振器271

3.6.3 球形腔谐振器272

专题3.6.A 腔的拢动274

习题276

部分习题答案277

第4章 辐射283

4.1 Cerenkov 辐射283

4.2 格林函数286

4.2.1 并矢格林函数286

4.2.2 辐射场的近似289

习题292

4.3 赫兹偶极子292

4.3.1 赫兹电偶极子292

4.3.2 赫兹磁偶极子和小环路天线295

习题297

4.4.1 具有顺序相移的均匀阵列天线298

4.4 偶极子线阵298

4.4.2 非均匀电流激励的阵列天线303

4.4.3 Dolph-Chebyshev 阵列305

4.4.4 阵列方向图的综合310

习题315

4.5 线天线317

习题321

4.6 双锥天线322

4.6.1 建模和波动方程解322

4.6.2 空气区域和偶极子场的解324

4.6.3 天线区域中的解325

4.6.4 传输线模型327

4.6.5 双锥天线问题的正解330

习题332

4.7 分层介质中的振子天线333

4.7.1 积分方程法333

4.7.2 回路积分法339

专题4.7.A 双层介质上的振子天线353

习题364

部分习题答案368

第5章 关于波和介质的定理375

5.1 等效原理375

5.1.1 电偶极子和磁偶极子375

5.1.2 镜像源375

5.1.3 面电流和面磁流377

5.1.4 外加的和感应的面电流378

专题5.1.A 惟一性定理383

专题5.1.B 对偶性和互补性384

专题5.1.C 惠更斯原理的数学公式389

专题5.1.D 菲涅耳(Fresnel)和夫琅禾费(Fraunhofer)绕射395

习题402

5.2 反作用和互易性406

5.2.1 反作用406

5.2.2 互易性407

5.2.3 互易性条件410

5.2.4 修正的互易性定理411

专题5.2.A 稳定公式和瑞利-里兹(Rayleigh-Ritz)过程412

专题5.2.B 矩量法416

习题417

5.3 准静态场的极限418

习题421

5.4 几何光学极限421

习题433

专题5.5.A 高斯波束434

5.5 近轴极限434

习题438

5.6 电磁波的量子化439

5.6.1 测不准原理439

5.6.2 零化算子和建立算子441

5.6.3 双各向异性介质中波的量子化446

习题448

部分习题答案450

第6章 散射452

6.1 球形粒子的散射452

6.1.1 瑞利(Rayleigh)散射452

6.1.2 米氏(Mie)散射454

习题456

6.2.1 精确解457

6.2 导体柱的散射457

6.2.2 维特森(Watson)变换458

6.2.3 爬行波459

习题460

6.3 周期性粗糙表面的散射462

6.3.1 周期波纹状导体表面的散射462

6.3.2 周期介质表面的散射465

习题470

6.4 随机粗糙表面的散射470

6.4.1 基尔霍夫(Kirchhoff)近似472

6.4.2 几何光学解477

6.4.3 小扰动方法479

习题484

6.5 周期介质的散射485

6.5.1 一阶耦合模式方程486

6.5.2 周期结构板产生的反射和透射487

6.5.3 高斯波束的远场绕射490

6.6 随机介质的散射491

6.6.1 分层介质的并矢格林函数492

6.6.2 半空间随机介质的散射495

习题497

6.7 体散射介质的有效介电常数497

6.7.1 随机离散散射粒子499

6.7.2 连续随机介质的有效介电常数502

习题505

部分习题答案507

第7章 电磁波理论与狭义相对论511

7.1 麦克斯韦-闵可夫斯基(Maxwell-Minkowski)理论511

专题7.1.C 朱(Chu)的表述512

专题7.1.B 博菲(Boffi)表述512

专题7.1.A 安培表述512

7.2 洛伦兹变换513

专题7.2.A 电磁场变换的推导516

专题7.2.B 洛伦兹不变量519

专题7.2.C 电磁场分类520

专题7.2.D 频率和波矢量的变换521

专题7.2.E 像差效应522

专题7.2.F 多普勒效应522

习题523

7.3 运动介质中的波527

7.3.1 本构关系变换527

专题7.3.A 运动单轴介质中的平面波532

专题7.3.B 运动边界的相匹配535

专题7.3.C 作用于运动电介质半空间的力536

专题7.3.D 运动电介质板内的导波538

专题7.3.E 运动回旋介质中的导波539

习题541

7.4 张量形式的麦克斯韦方程组542

专题7.4.A 逆变和协变矢量543

专题7.4.B 场张量和激励张量547

专题7.4.C 张量形式的本构关系548

习题548

7.5 哈密顿(Hamilton)原理和诺特(Noether)定理549

7.5.1 动态积分549

7.5.2 哈密顿原理和麦克斯韦方程组549

7.5.3 诺特定理和能量动量张量550

部分习题答案552

参考文献555