Electromagnetism: Maxwell Equations, Wave Propagation and Emission

این کتاب به نظریه الکترومغناطیسی و کاربردهای آن در سطح یک دوره کارشناسی ارشد برای علوم و مهندسی می پردازد. مفاهیم اساسی و تجزیه و تحلیل ریاضی به وضوح توسعه یافته و برنامه های کاربردی مهم تجزیه و تحلیل می شوند. هر فصل شامل مشکلات متعددی است که از دشواری های مختلف از برنامه های کاربردی ساده گرفته تا چالش برانگیز را شامل می شود. پاسخ اشکالات در انتهای کتاب آمده است. برخی از فصل‌هایی که درها را به روی موضوعات پیشرفته‌تر باز می‌کنند، مانند نظریه موج، نسبیت خاص، انتشار تابش توسط بارها و آنتن‌ها، گنجانده شده‌اند.
مواد این کتاب انعطاف‌پذیری در انتخاب موضوعات تحت پوشش را فراهم می‌کند. دانش حساب پایه (بردارها، معادلات دیفرانسیل و انتگرال گیری) و فیزیک عمومی فرض شده است. تکنیک های ریاضی مورد نیاز به تدریج معرفی می شوند. پس از بررسی دقیق پدیده های مستقل از زمان در الکترواستاتیک و مغناطیس در خلاء، خواص الکتریکی و مغناطیسی ماده مورد بحث قرار می گیرد. معادلات القایی، ماکسول و امواج الکترومغناطیسی، بازتاب، شکست، تداخل و پراش آنها نیز با جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته است. چهار موضوع اضافی معرفی شده است: امواج هدایت شده، الکترودینامیک نسبیتی، ذرات در یک میدان الکترومغناطیسی و انتشار تابش. یک پیوست مفید در مورد ریاضیات، واحدها و ثابت های فیزیکی گنجانده شده است.

مطالب

1. مقدمه.
2. الکترواستاتیک در خلاء.
3. هادی ها و جریان ها.
4. دی الکتریک.
5. تکنیک های ویژه و روش های تقریب.
6. میدان مغناطیسی در خلاء.
7. مغناطیس در ماده.
8. القاء.
9. معادلات ماکسول.
10. امواج الکترومغناطیسی.
11. بازتاب، تداخل، پراش و انتشار.
12. امواج هدایت شده.
13. نسبیت خاص و الکترودینامیک.
14. حرکت ذرات باردار در یک میدان الکترومغناطیسی.
15. انتشار تشعشع.

This book deals with electromagnetic theory and its applications at the level of a senior-level undergraduate course for science and engineering. The basic concepts and mathematical analysis are clearly developed and the important applications are analyzed. Each chapter contains numerous problems ranging in difficulty from simple applications to challenging. The answers for the problems are given at the end of the book. Some chapters which open doors to more advanced topics, such as wave theory, special relativity, emission of radiation by charges and antennas, are included.
The material of this book allows flexibility in the choice of the topics covered. Knowledge of basic calculus (vectors, differential equations and integration) and general physics is assumed. The required mathematical techniques are gradually introduced. After a detailed revision of time-independent phenomena in electrostatics and magnetism in vacuum, the electric and magnetic properties of matter are discussed. Induction, Maxwell equations and electromagnetic waves, their reflection, refraction, interference and diffraction are also studied in some detail. Four additional topics are introduced: guided waves, relativistic electrodynamics, particles in an electromagnetic field and emission of radiation. A useful appendix on mathematics, units and physical constants is included.

Contents

1. Prologue.
2. Electrostatics in Vacuum.
3. Conductors and Currents.
4. Dielectrics.
5. Special Techniques and Approximation Methods.
6. Magnetic Field in Vacuum.
7. Magnetism in Matter.
8. Induction.
9. Maxwell’s Equations.
10. Electromagnetic Waves.
11. Reflection, Interference, Diffraction and Diffusion.
12. Guided Waves.
13. Special Relativity and Electrodynamics.
14. Motion of Charged Particles in an Electromagnetic Field.
15. Emission of Radiation.