Elektrodynamika klasyczna (książka)

Elektrodynamika klasyczna

Przednia obwoluta z trzeciej edycji
Autor	Johna Davida Jacksona
Kraj	Stany Zjednoczone
Język	język angielski
Temat	Elektromagnetyzm
Gatunek muzyczny	Literatura faktu
Wydawca	John Wiley & Synowie
Data publikacji	1962, 1975, 1999
Strony	808
ISBN	0-471-30932-X
OCLC	925677836

Elektrodynamika klasyczna to podręcznik na ten temat , napisany przez fizyka cząstek elementarnych i jądrowego, Johna Davida Jacksona . Książka powstała jako notatki z wykładów, które Jackson przygotowywał do nauczania magisterskim , najpierw na Uniwersytecie McGill , a następnie na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign . Przeznaczony dla doktorantów i często nazywany Jackson , jest standardowym źródłem informacji na ten temat od czasu jego pierwszej publikacji w 1962 roku.

Książka słynie z trudności swoich problemów i tendencji do traktowania nieoczywistych wniosków jako oczywistych. Ankieta przeprowadzona w 2006 roku przez Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS) wykazała, że ​​76 z 80 ankietowanych wydziałów fizyki w USA wymaga od wszystkich studentów pierwszego roku ukończenia kursu z wykorzystaniem trzeciego wydania tej książki.

Przegląd

Zaawansowane tematy poruszane w pierwszym wydaniu obejmują magnetohydrodynamikę , fizykę plazmy , postać wektorową teorii dyfrakcji Kirchhoffa , szczególną teorię względności oraz promieniowanie emitowane przez poruszające się i zderzające się ładunki. Wybór tych tematów przez Jacksona jest skierowany do studentów zainteresowanych fizyką teoretyczną w ogóle, aw szczególności fizyką jądrową i fizyką wysokich energii. Niezbędne metody matematyczne obejmują rachunek wektorowy, równania różniczkowe zwyczajne i cząstkowe, szereg Fouriera i niektóre funkcje specjalne ( funkcje Bessela i wielomiany Legendre'a ).

W drugiej edycji dodano kilka nowych tematów, w tym parametry Stokesa , relacje dyspersji Kramersa-Kroniga i problem Sommerfelda-Brillouina. Dwa rozdziały dotyczące szczególnej teorii względności zostały całkowicie przepisane, przy czym podstawowe wyniki kinematyki relatywistycznej zostały przeniesione do problemów i zastąpione omówieniem elektromagnetycznego Lagrange'a. Zmodyfikowano materiały dotyczące promieniowania przejściowego i kolizyjnego oraz pól wielobiegunowych. Dodano 117 nowych problemów.

Podczas gdy poprzednie dwie edycje używały jednostek Gaussa , trzecia używa jednostek SI , chociaż tylko w pierwszych dziesięciu rozdziałach. Jackson napisał, że jest to potwierdzenie faktu, że praktycznie wszystkie podręczniki elektrodynamiki dla studentów studiów licencjackich wykorzystują jednostki SI i przyznał, że „zdradził” umowę, którą zawarł z Edwardem Purcellem , że będą wspierać się nawzajem w używaniu jednostek Gaussa. W trzecim wydaniu niektóre materiały, takie jak te dotyczące magnetostatyki i indukcji elektromagnetycznej, zostały uporządkowane lub przepisane, podczas gdy inne, takie jak dyskusje na temat fizyki plazmy, zostały całkowicie wyeliminowane. Jednym z głównych dodatków jest wykorzystanie technik numerycznych. Dodano ponad 110 nowych problemów.

Spis treści (3. wydanie)

• Wprowadzenie i ankieta
• Rozdział 1: Wprowadzenie do elektrostatyki
• Rozdział 2: Problemy z wartościami granicznymi w elektrostatyce I
• Rozdział 3: Problemy z wartościami granicznymi w elektrostatyce II
• Rozdział 4: Multipole , elektrostatyka ośrodków makroskopowych, dielektryki
• Rozdział 5: Magnetostatyka , prawo Faradaya , pola quasi-statyczne
• Rozdział 6: Równania Maxwella , elektromagnetyzm makroskopowy, prawa zachowania
• Rozdział 7: Płaskie fale elektromagnetyczne i propagacja fal
• Rozdział 8: Falowody , wnęki rezonansowe i światłowody
• Rozdział 9: Systemy promieniujące, pola wielobiegunowe i promieniowanie
• Rozdział 10: Rozpraszanie i dyfrakcja
• Rozdział 11: Szczególna teoria względności
• Rozdział 12: Dynamika cząstek relatywistycznych i pól elektromagnetycznych
• Rozdział 13: Zderzenia, utrata energii i rozpraszanie naładowanych cząstek, Czerenkow i promieniowanie przejściowe
• Rozdział 14: Promieniowanie przez ruchome ładunki
• Rozdział 15: Bremsstrahlung , metoda kwantów wirtualnych, radiacyjne procesy beta
• Rozdział 16: Tłumienie promieniowania , klasyczne modele naładowanych cząstek
• Dodatek dotyczący jednostek i wymiarów
• Bibliografia
• Indeks

Wydania

1.    Jackson, John D. (1962). Elektrodynamika klasyczna (wyd. 1). Nowy Jork: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-43131-1 . OCLC 705218816 .
2.    Jackson, John D. (1975). Elektrodynamika klasyczna (wyd. 2). Nowy Jork: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-43132-9 . OCLC 488784931 .
3.    Jackson, John D. (1999). Elektrodynamika klasyczna (wyd. 3). Nowy Jork: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-30932-1 . OCLC 925677836 .

Przyjęcie

Zgodnie z przeglądem Modern Electrodynamics Andrew Zangwilla z 2015 r. w American Journal of Physics , „[t] on klasyczny tekst elektrodynamiczny przez ostatnie cztery dekady był monumentalnym dziełem JD Jacksona, książki, z której większość fizyków obecnego pokolenia czerpała swoje pierwszy kurs."

Pierwsza edycja

LC Levitt, który pracował w Boeing Scientific Research Laboratory, skomentował, że pierwsze wydanie oferuje przejrzyste, kompleksowe i samodzielne omówienie elektromagnetyzmu, począwszy od prawa elektrostatyki Coulomba aż do pól własnych i reakcji promieniowania. Jednak nie uwzględnia elektrodynamiki w ośrodkach z dyspersją przestrzenną i rozpraszaniem promieniowania w materii masowej. Jako uzupełnienie polecił Elektrodynamikę ośrodków ciągłych autorstwa Lwa Landaua i Evgeny'ego Lifshitza .

Druga edycja

Recenzent Royce Zia z Virginia Polytechnic Institute napisał, że według wielu studentów i profesorów głównym problemem związanym z pierwszym wydaniem książki był ciężar matematyczny książki, który odwracał uwagę studentów od podstawowej fizyki. W drugiej edycji rozwiązano wiele problemów, dodano bardziej wnikliwe dyskusje i usunięto mylące diagramy. Rozszerzone rozdziały dotyczące zastosowań elektromagnetyzmu przybliżyły uczniów do badań.

Trzecia edycja

Fizyk Wayne Saslow z Texas A&M University zauważył, że do tekstu dodano kilka ważnych nowych zastosowań, takich jak światłowody i falowody dielektryczne , które są kluczowe we współczesnej technologii komunikacyjnej, oraz synchrotronowe źródła światła , odpowiedzialne za postęp w fizyce materii skondensowanej, oraz że fragmenty wyciętego rozdziału o magnetohydrodynamice i fizyce plazmy zostały rozrzucone po całym tekście. Saslow argumentował, że szerokie doświadczenie Jacksona w elektrotechnice, fizyce jądrowej i fizyce wysokich energii dobrze mu się przydało podczas pisania tej książki.

Ronald Fox, profesor fizyki w Georgia Institute of Technology, wyraził opinię, że ta książka dobrze wypada w porównaniu z Klasyczną elektrycznością i magnetyzmem Melby Phillips i Wolfganga Panofsky'ego oraz Klasyczną teorią pól Landaua i Lifshitza. Elektrodynamika klasyczna jest znacznie szersza i ma o wiele więcej problemów do rozwiązania przez studentów. Landau i Lifshitz jest po prostu zbyt gęsty, aby można go było używać jako podręcznika dla początkujących doktorantów. Problemy Jacksona nie dotyczą jednak innych gałęzi fizyki, takich jak fizyka materii skondensowanej czy biofizyka. Aby uzyskać optymalne wyniki, należy wypełnić kroki między równaniami i rozwiązać wiele problemów praktycznych. Sugerowane lektury i odniesienia są cenne. Trzecie wydanie zachowuje reputację książki ze względu na trudność zawartych w niej ćwiczeń i tendencję do traktowania nieoczywistych wniosków jako oczywistych. Fox stwierdził, że Jackson jest najpopularniejszym tekstem o klasycznym elektromagnetyzmie w okresie powojennym i że jedyną inną książką podyplomową o porównywalnej sławie jest Classical Mechanics autorstwa Herberta Goldsteina . Jednakże, podczas gdy tekst Goldsteina był konkurencją ze strony Matematycznych metod mechaniki klasycznej Vladimira Arnolda , Jackson pozostał niekwestionowany (od 1999 r.). Fox odbył zaawansowany kurs elektrodynamiki w 1965 roku, korzystając z pierwszego wydania Jacksona, i po raz pierwszy uczył elektrodynamiki absolwentów w 1978 roku, korzystając z drugiego wydania.

Jagdish Mehra , fizyk i historyk nauki, napisał, że tekst Jacksona nie jest tak dobry jak książka o tym samym tytule autorstwa Juliana Schwingera i in . Podczas gdy Jackson traktuje przedmiot jako gałąź matematyki stosowanej, Schwinger integruje te dwa elementy, rzucając światło na właściwości używanych obiektów matematycznych ze zjawiskami fizycznymi. W przeciwieństwie do Jacksona, Schwinger szeroko stosuje metody wariacyjne i funkcje Greena . Mehra nie zgadzał się z użyciem jednostek SI w trzecim wydaniu, które uważał za bardziej odpowiednie dla inżynierii niż dla fizyki teoretycznej. Mówiąc dokładniej, argumentował, że pola elektryczne i magnetyczne nie powinny mieć różnych jednostek, ponieważ są składowymi tensora natężenia pola elektromagnetycznego .

Andrew Zangwill, fizyk z Georgia Institute of Technology , zauważył mieszane recenzje Jacksona po przejrzeniu literatury i recenzji na Amazon. Zwrócił uwagę, że Jackson często pomija szczegóły przy przechodzeniu od jednego równania do drugiego, co często jest dość trudne. Stwierdził, że czterech różnych instruktorów w jego szkole pracowało nad alternatywą dla Jacksona, używając notatek z wykładów opracowanych przez mniej więcej dekadę, mając na celu wzmocnienie zrozumienia elektrodynamiki przez ucznia, a nie traktowanie jej jako tematu matematyki stosowanej.

Thomas Peters z Uniwersytetu w Zurychu argumentował, że chociaż Jackson w przeszłości szkolił studentów w wykonywaniu trudnych obliczeń matematycznych, co jest niewątpliwie ważnym zadaniem, elektrodynamika to znacznie więcej. Napisał, że Modern Electrodynamics autorstwa Andrew Zangwilla oferuje „stymulujące świeże spojrzenie” na ten temat.

James Russ, eksperymentalny fizyk wysokich energii z Carnegie Mellon University , był zdania, że ​​przykłady stanowią wyzwanie, a subtelne punkty fizyki często pozostawia się jako ćwiczenia. Dodał, że Modern Electrodynamics autorstwa Andrew Zangwilla jest lepszym wyborem dla początkujących studentów, ale Jackson oferuje bardziej wszechstronne omówienie i pozostaje dobrym punktem odniesienia. Polecił mieć oba na półce.

Zobacz też

• Wprowadzenie do elektrodynamiki autorstwa Davida J. Griffithsa , przeznaczone dla studentów.
• Lista podręczników z elektromagnetyzmu
• Traktat o elektryczności i magnetyzmie Jamesa Clerka Maxwella , książka o znaczeniu historycznym.
• Mechanika klasyczna autorstwa Herberta Goldsteina , kolejny podręcznik dla zaawansowanych studentów i początkujących doktorantów.
• Ogólna teoria względności autorstwa Roberta Walda , podręcznik dla absolwentów.

Dalsza lektura

•   Zangwill, Andrew (2013). Współczesna elektrodynamika . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. ISBN 978-0521896979 .