دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
دسته بندی: برق و مغناطیس ویرایش: 2 نویسندگان: Jerrold Franklin سری: ISBN (شابک) : 0486813711, 9780486813714 ناشر: Dover سال نشر: 2017 تعداد صفحات: 657 زبان: English فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) حجم فایل: 14 مگابایت
در صورت تبدیل فایل کتاب Classical Electromagnetism.Second edition به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب کلاسیک الکترومغناطیس. نسخه دوم نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
این متن از قوانین اساسی الکتریسیته و مغناطیس به الکترومغناطیس کلاسیک در دنیای کوانتومی پیشرفت می کند. مناسب برای دانشجویان سال اول تحصیلات تکمیلی فیزیک که دوره لیسانس الکترومغناطیس را گذرانده اند، بر مفاهیم اصلی و جنبه های مرتبط با ریاضی و فیزیک تمرکز دارد. این درمان با پیشرفت از قوانین اساسی الکتریسیته و مغناطیس و اتحاد آنها توسط ماکسول و انیشتین، در بررسی نقش الکترومغناطیس کلاسیک در دنیای کوانتومی به اوج خود می رسد. هر مرحله از نظریه به دقت در یک رویکرد روشن و سیستماتیک توسعه یافته است که ریاضیات و فیزیک را ادغام می کند تا خوانندگان با نظریه آشنا شوند و مهارت های ریاضی برنامه های کاربردی واقعی فیزیک را بیاموزند. موضوعات شامل روش های حل در الکترواستاتیک، توابع گرین، الکترواستاتیک در ماده، مغناطیس و فرومغناطیس، امواج الکترومغناطیسی در ماده، نسبیت خاص، و الکترودینامیک اجسام متحرک است. این کتاب که به تازگی توسط نویسنده جرولد فرانکلین تجدید نظر شده است، شامل بخش جدید پاسخ به مسائل با اعداد فرد است.
This text advances from the basic laws of electricity and magnetism to classical electromagnetism in a quantum world. Suitable for first-year graduate students in physics who have taken an undergraduate course in electromagnetism, it focuses on core concepts and related aspects of math and physics. Progressing from the basic laws of electricity and magnetism and their unification by Maxwell and Einstein, the treatment culminates in a survey of the role of classical electromagnetism in a quantum world. Each stage of the theory is carefully developed in a clear and systematic approach that integrates mathematics and physics so that readers are introduced to the theory and learn the mathematical skills incontext of real physics applications. Topics include methods of solution in electrostatics, Green's functions, electrostatics in matter, magnetism and ferromagnetism, electromagnetic waves in matter, special relativity, and the electrodynamics of moving bodies. Newly revised by author Jerrold Franklin, the book includes the new section Answers to Odd-Numbered Problems.
Preface to the second edition xiii Preface to the first edition xiii 1 Foundations of Electrostatics 1 1.1 Coulomb’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 The Electric Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Electric Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.1 Potential gradient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4 Gauss’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.1 Examples of Gauss’s law . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4.2 Spherically symmetric charge (and mass) distributions . 16 1.5 The Variation of E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.5.1 Divergence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.5.2 Dirac delta function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.5.3 Curl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.6 Summary of Vector Calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.6.1 Operation by ∇ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.6.2 Integral theorems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2 Further Development of Electrostatics 41 2.1 Conductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2 Electrostatic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3 Electric Dipoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.3.1 Fields due to dipoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.3.2 Forces and torques on dipoles . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.3.3 Dipole singularity at r=0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4 Electric QuadrupoleMoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.4.1 Dyadics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.4.2 Quadrupole dyadic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.4.3 Multipole expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 iii iv CONTENTS 3 Methods of Solution in Electrostatics 71 3.1 Differential Formof Electrostatics . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.1.1 Uniqueness theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2 Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.2.1 Infinite grounded plane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.2.2 Conducting sphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3 Separation of Variables for Cartesian Coordinates . . . . . . . . 82 3.3.1 Hollow conducting box . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.2 Fourier series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.3.3 Open conducting channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.3.4 Fourier sine integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.4 Surface Green’s Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4 Spherical and Cylindrical Coordinates 101 4.1 General Orthogonal Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . 101 4.2 Spherical Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.2.1 Separation of variables in spherical coordinates . . . . . 105 4.2.2 Azimuthal symmetry, Legendre polynomials . . . . . . . 106 4.2.3 Boundary value problems with azimuthal symmetry . . . 112 4.2.4 Multipole expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.2.5 Spherical harmonics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.3 Cylindrical Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.3.1 Separation of variables in cylindrical coordinates . . . . . 132 4.3.2 2-dimensional cases (polar coordinates) . . . . . . . . . . 132 4.3.3 3-dimensional cases, Bessel functions . . . . . . . . . . . 136 4.4 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 5 Green’s Functions 149 5.1 Application of Green’s Second Theorem. . . . . . . . . . . . . . 149 5.2 Green’s Function Solution of Poisson’s Equation . . . . . . . . . 150 5.3 Surface Green’s Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.4 Symmetry of Green’s Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 5.5 Green’s Reciprocity Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 5.6 Green’s Functions for Specific Cases . . . . . . . . . . . . . . . . 154 5.7 Constructing Green’s Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.7.1 Construction of Green’s function from eigenfunctions . . 155 5.7.2 Reduction to a one-dimensional Green’s function . . . . 156 5.8 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 CONTENTS v 6 Electrostatics in Matter 165 6.1 Polarization Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 6.2 The Displacement Vector D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 6.3 Uniqueness Theorem with Polarization . . . . . . . . . . . . . . 170 6.4 Boundary Value Problems with Polarization. . . . . . . . . . . . 171 6.4.1 Boundary conditions on D, E, and φ . . . . . . . . . . . 171 6.4.2 Needle or lamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 6.4.3 Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 6.4.4 Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 6.4.5 Dielectric sphere in a uniform electric field . . . . . . . . 177 6.4.6 Dielectric sphere and point charge . . . . . . . . . . . . . 179 6.5 Induced Dipole-Dipole Force, the Van derWaals Force . . . . . 181 6.6 Molecular Polarizability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 6.6.1 Microscopic electric field . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 6.6.2 Clausius-Mossotti relation . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 6.6.3 Models formolecular polarization . . . . . . . . . . . . . 185 6.7 Electrostatic Energy in Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 6.8 Forces on Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 6.9 Steady State Currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6.9.1 Current density and continuity equation . . . . . . . . . 192 6.9.2 Ohm’s law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 6.9.3 Relaxation constant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 6.9.4 Effective resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.10 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 7 Magnetostatics 201 7.1 Magnetic Forces Between Electric Currents . . . . . . . . . . . . 201 7.2 Units of Electricity andMagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . 204 7.3 The Magnetic Field B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 7.4 Applications of the Biot-Savart Law . . . . . . . . . . . . . . . . 207 7.5 Magnetic Effects on Charged Particles . . . . . . . . . . . . . . 212 7.6 Magnetic Effects of Current Densities . . . . . . . . . . . . . . . 215 7.6.1 Volume current density j . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 7.6.2 Surface current density K . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 7.6.3 Magnetic effects ofmoving charges . . . . . . . . . . . . 216 7.7 Differential FormofMagnetostatics . . . . . . . . . . . . . . . . 218 7.8 The Vector Potential A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 7.8.1 Gauge transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 7.8.2 Poisson’s equation for A . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 7.9 Ampere’s Circuital Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 vi CONTENTS 7.10 Magnetic Scalar Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 7.10.1 Magnetic field of a current loop . . . . . . . . . . . . . . 227 7.11 Magnetic DipoleMoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.11.1 Magnetic multipole expansion . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.11.2 Magnetic dipole scalar potential of a current loop . . . . 231 7.11.3 Magnetic dipole vector potential of a current loop . . . . 232 7.11.4 Magnetic dipolemoment of a current density . . . . . . . 234 7.11.5 Intrinsic magneticmoments . . . . . . . . . . . . . . . . 235 7.11.6 Magnetic dipole force, torque and energy . . . . . . . . . 236 7.11.7 Gyromagnetic ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 7.11.8 The Zeeman effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 7.11.9 Fermi-Breit interaction between magnetic dipoles . . . . 241 7.12 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 8 Magnetization and Ferromagnetism 249 8.1 Magnetic Field IncludingMagnetization . . . . . . . . . . . . . 249 8.2 The H Field, Susceptibility and Permeability . . . . . . . . . . . 251 8.3 Comparison ofMagnetostatics and Electrostatics . . . . . . . . 254 8.4 Ferromagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 8.5 Hysteresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 8.6 Permanent Magnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 8.7 The Use of the H Field for a PermanentMagnet . . . . . . . . . 260 8.8 BarMagnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 8.9 Magnetic Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 8.10 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 9 Time Varying Fields, Maxwell’s Equations 269 9.1 Faraday’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 9.2 Inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 9.3 Displacement Current, Maxwell’s Equations . . . . . . . . . . . 275 9.4 Electromagnetic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 9.4.1 Potential energy inmatter . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 9.5 Magnetic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 9.6 ElectromagneticMomentum, Maxwell Stress Tensor . . . . . . . 280 9.6.1 Momentum in the polarization and magnetization fields . 283 9.7 Application of the Stress Tensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 9.8 MagneticMonopoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 9.8.1 Dirac charge quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 9.9 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 CONTENTS vii 10 Electromagnetic Plane Waves 295 10.1 Electromagnetic Waves from Maxwell’s Equations . . . . . . . . 295 10.2 Energy andMomentum in an ElectromagneticWave . . . . . . 298 10.2.1 Radiation pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 10.3 Polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 10.3.1 Polarized light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 10.3.2 Circular basis for polarization . . . . . . . . . . . . . . . 302 10.3.3 Birefringence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 10.3.4 Partially polarized light . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 10.4 Reflection and Refraction at a Planar Interface . . . . . . . . . . 307 10.4.1 Snell’s law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 10.4.2 Perpendicular polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 10.4.3 Parallel polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 10.4.4 Normal incidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 10.4.5 Polarization by reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 10.4.6 Total internal reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 10.4.7 Non-reflective coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 10.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 11 Electromagnetic Waves in Matter 321 11.1 Electromagnetic Waves in a Conducting Medium . . . . . . . . 321 11.1.1 Poor conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 11.1.2 Good conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 11.2 Electromagnetic Wave at the Interface of a Conductor . . . . . . 324 11.2.1 Perfect conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 11.2.2 Radiation pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 11.2.3 Interface with a good conductor . . . . . . . . . . . . . . 327 11.3 Frequency Dependence of Permittivity . . . . . . . . . . . . . . 330 11.3.1 Molecular model for permittivity . . . . . . . . . . . . . 330 11.3.2 Dispersion and absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 11.3.3 Conduction electrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 11.4 Causal Relation Between D and E . . . . . . . . . . . . . . . . 333 11.5 Wave Packets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 11.5.1 Natural line width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 11.6 Wave Propagation in a Dispersive Medium . . . . . . . . . . . . 339 11.6.1 Group velocity and phase velocity . . . . . . . . . . . . . 339 11.6.2 Spread of a wave packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 11.6.3 No electromagnetic wave travels faster than c . . . . . . 342 11.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 viii CONTENTS 12 Wave Guides and Cavities 349 12.1 CylindricalWave Guides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 12.1.1 Phase and group velocities in a wave guide . . . . . . 350 12.2 Eigenmodes in aWave Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 12.2.1 TEMwaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 12.2.2 TMwaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 12.2.3 TE waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 12.2.4 Summary of TMand TEmodes . . . . . . . . . . . . 356 12.2.5 Rectangular wave guides . . . . . . . . . . . . . . . . 356 12.2.6 Circular wave guides . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 12.3 Power Transmission and Attenuation inWave Guides . . . . . 359 12.3.1 Power transmitted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 12.3.2 Losses and attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 12.4 Cylindrical Cavities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 12.4.1 Resonant modes of a cavity . . . . . . . . . . . . . . . 362 12.4.2 Rectangular cavity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 12.4.3 Circular cylindrical cavity . . . . . . . . . . . . . . . . 364 12.4.4 Electromagnetic energy in a cavity . . . . . . . . . . . 365 12.4.5 Power loss, quality factor . . . . . . . . . . . . . . . . 367 12.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 13 Electromagnetic Radiation and Scattering 373 13.1 Wave Equation with Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 13.2 The Lorenz Gauge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 13.3 Retarded Solution of theWave Equation . . . . . . . . . . . . 375 13.4 Radiation Solution of theWave Equation . . . . . . . . . . . . 379 13.5 Center-Fed Linear Antenna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 13.6 Electric Dipole Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 13.7 Radiation by Atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 13.8 Larmor Formula for Radiation by an Accelerating Charge . . . 389 13.9 Magnetic Dipole Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 13.10 Electric Quadrupole Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 13.11 Scattering of Electromagnetic Radiation . . . . . . . . . . . . 397 13.11.1 Electric dipole scattering . . . . . . . . . . . . . . . . 397 13.11.2 Scattering by a conducting sphere, magnetic dipole scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 13.12 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 14 Special Relativity 407 14.1 The Need for Relativity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 14.2 The Lorentz Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 CONTENTS ix 14.3 Consequences of the Lorentz Transformation . . . . . . . . . . 414 14.3.1 Relativistic addition of velocities . . . . . . . . . . . . 415 14.3.2 Lorentz contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 14.3.3 Time dilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 14.4 Mathematics of the Lorentz Transformation . . . . . . . . . . 420 14.4.1 Three-dimensional rotations . . . . . . . . . . . . . . 421 14.4.2 Four-dimensional rotations in space-time . . . . . . . 424 14.5 Relativistic Space-Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 14.5.1 The light cone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 14.5.2 Proper time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 14.6 Relativistic Kinematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 14.6.1 Four-velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 14.6.2 Energy-momentum four-vector . . . . . . . . . . . . . 434 14.6.3 E=mc2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 14.7 Doppler Shift and Stellar Aberration . . . . . . . . . . . . . . 437 14.8 Natural Relativistic Units, No More c . . . . . . . . . . . . . . 439 14.9 Relativistic “Center ofMass” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 14.10 Covariant Electromagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 14.10.1 Charge-current four-vector jμ . . . . . . . . . . . . . . 442 14.10.2 Lorentz invariance of charge . . . . . . . . . . . . . . 443 14.10.3 The four-potential Aμ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 14.10.4 The electromagnetic field tensor Fμν . . . . . . . . . . 445 14.11 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 15 The Electrodynamics of Moving Bodies 453 15.1 Relativistic Electrodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 15.1.1 Covariant extension of F = ma . . . . . . . . . . . . . 453 15.1.2 Motion in amagnetic field . . . . . . . . . . . . . . . 455 15.1.3 Linear accelerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 15.2 Lagrange’s and Hamilton’s Equations for Electrodynamics . . 457 15.2.1 Non-relativistic Lagrangian . . . . . . . . . . . . . . . 457 15.2.2 Relativistic Lagrangian . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 15.2.3 Hamiltonian for electrodynamics . . . . . . . . . . . . 460 15.3 Fields of a ChargeMoving with Constant Velocity . . . . . . . 462 15.3.1 Energy loss of a moving charge . . . . . . . . . . . . . 463 15.3.2 Interaction between moving charges . . . . . . . . . . 465 15.4 Electromagnetic Fields of aMoving Charge . . . . . . . . . . . 468 15.4.1 Covariant solution of the wave equation . . . . . . . . 468 15.4.2 Lienard-Wiechert potentials and fields of amoving charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 15.4.3 Constant velocity fields . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 x CONTENTS 15.5 Electromagnetic Radiation by aMoving Charge . . . . . . . . 475 15.5.1 Radiation with acceleration parallel to velocity . . . . 476 15.5.2 Radiation with acceleration perpendicular to velocity 479 15.5.3 Radiation from a circular orbit . . . . . . . . . . . . . 480 15.5.4 Relativistic Larmor formula . . . . . . . . . . . . . . . 483 15.6 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 16 Classical EM in a Quantum World 487 16.1 Looking Back . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 16.2 Electromagnetism as a Gauge Theory . . . . . . . . . . . . . . 489 16.3 Local Gauge Invariance as the Grand Unifier of Interactions . 493 16.4 Classical Electromagnetism and Quantum Electrodynamics . . 495 16.5 Natural Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 16.6 α . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 APPENDIX A 503 APPENDIX B 505 BIBLIOGRAPHY 507