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目录1

前言1

第一章电磁波传播的理论基础1

§1.1 麦克斯韦方程与连续性方程1

1.1.1媒质中的麦克斯韦方程1

1.1.2连续性方程电荷守恒定律2

2.1.3均匀各向同性媒质中的非均匀平面波 13

1.1.3麦克斯韦方程组中独立方程的个数3

1.1.4不完备形式和完备形式4

§1.2结构关系6

1.2.1 自由空间的结构关系6

1.2.2各向同性媒质的结构关系7

1.2.3各向异性媒质8

1.2.4双各向同性媒质和双各向异性媒质9

1.2.5媒质的分类10

§1.3色散10

1.3.1时间色散和空间色散10

1.3.2在时间、空间域中的结构关系11

1.3.3在频率、波矢域中的结构关系13

1.4.1？（ω）在复ω平面上半平面内的行为15

§1.4克拉默尔—克朗尼格关系15

1.4.2各向同性媒质中的克拉默尔—克朗尼格关系16

1.4.3导体媒质中的克拉默尔—克朗尼格关系17

1.4.4应用举例18

§1.5边界条件21

§1.6电磁场能量的定理25

§1.7波动方程34

1.7.1 关于复介电张量的进一步说明34

1.7.2各向同性媒质中的波动方程35

1.7.3均匀的电各向异性媒质中的波动方程37

§1.8势函数方程38

1.8.1 矢量势和标量势39

1.8.2赫兹势42

1.8.3非齐次亥姆霍兹方程的一个特解43

§1.9标量波动方程的解46

§6.7多普勒效应 347

1.9.1齐次亥姆霍兹方程的通解47

1.9.2非齐次标量亥姆霍兹方程的特解52

§1.10平面波的一般特性59

§1.11相速度群速度63

1.12.1单色波的偏振69

§1.12波的偏振69

1.12.2准单色波的偏振73

§1.13矢量波动方程80

1.13.1 电磁场矢量的积分方程81

1.13.2场的辐射条件83

1.13.3并矢的应用86

1.13.4矢量亥姆霍兹方程90

§1.14 电磁场的积分—微分混合方程93

第二章电磁波在均匀各向同性媒质中的传播97

§2.1 均匀各向同性媒质中的平面波97

2.1.1 平面电磁波在均匀各向同性媒质中的色散方程97

2.1.2均匀各向同性媒质中的均匀平面波99

2.2.1平面波角谱105

§2.2平面波角谱及其应用105

2.2.2角谱法在波型变换中的应用107

2.2.3用角谱法处理传播问题110

2.2.4 抛物方程近似法解传播问题及其与角谱法的比较115

§2.3 电介质的时间色散特性116

§2.4脉冲波在时间色散媒质中的传播123

§2.5用积分方程处理电磁波传播问题131

2.5.1基本方程131

2.5.2消光理论和洛仑兹——洛仑茨公式133

§2.6 电磁波在空间色散媒质中的传播137

2.5.3媒质外的场137

第三章 电磁波在均匀各向异性媒质中的传播149

§3.1 均匀各向异性媒质中的平面电磁波149

§3.2平面电磁波在晶体媒质中的传播152

§3.3电磁波在等离子体中的传播165

3.3.1 等离子体的电磁性质166

3.3.2色散关系169

3.3.3纵传播情况171

3.3.4横传播情况173

3.3.5高频近似和法拉第旋转178

3.3.6哨声近似180

§3.4磁流体波在等离子体中的传播181

3.4.1出发方程181

3.4.2冻结磁力线182

3.4.3磁流体波185

§3.5电磁波在铁氧体中的传播191

3.5.1铁氧体的电磁性质191

3.5.2有损耗铁氧体的电磁特性196

3.5.3电磁波在无界均匀铁氧体中的传播198

第四章 电磁波在不均匀各向同性媒质中的传播203

§4.1 平面波在分界面上的反射和折射203

4.1.1反射定律和折射定律204

4.1.2费涅耳公式205

4.1.3反射率和透射率207

4.1.4垂直入射于界面的情况208

4.1.5偏振关系209

4.1.6全反射210

4.1.7从导体表面的反射212

4.1.8列昂托维奇近似边界条件214

§4.2脉冲波在界面上的反射217

4.2.1一般关系217

4.2.2积分脉冲守恒219

§4.3 用消光理论处理电磁波从半无限媒质分界面上的反射和折射问题220

4.3.1媒质内的场220

4.3.2媒质外的场224

4.3.3用消光理论推导折射定律、反射定律和费涅耳公式226

§4.4 程函方程229

4.4.1当地平面波229

4.4.2程函方程229

4.4.3当地平面波的能量传输231

4.4.4当地平面波传播的运动学描述233

§4.5光线的微分方程236

4.5.1光线的微分方程236

4.5.2几何光学近似情况下当地平面波的折射和反射定律238

§4.6费马原理尤拉方程239

4.6.1费马原理239

4.6.2光线的尤拉方程240

§4.7几何光学近似解242

4.6.3从尤拉方程推导出光线的微分方程242

4.7.1标准方程242

4.7.2矩阵法245

§4.8斯托克斯现象249

§5.1 各向异性媒质中的射线方程259

5.1.1 波矢方向与射线方向间的夹角259

第五章 电磁波在不均匀各向异性媒质中的传播259

5.1.2射线速度、射线折射指数262

5.1.3齐次函数262

5.1.4射线的微分方程265

5.1.5各向异性媒质中的变分原理268

§5.2边界对射线的影响270

5.3.1波振幅法275

§5.3 电磁波在平面分层各向异性媒质中的反射和透射275

5.3.2波阻抗法277

5.3.3以连分数表示反射系数280

5.3.4传播矩阵282

§5.4在各向异性不均匀媒质中的波包传播286

5.4.1 q因子286

5.4.2q应满足的方程287

5.4.3波包轨迹方程290

5.4.4如何求αq/αs1、αq/qs2291

5.4.5波的反射291

5.4.6侧向偏移292

5.4.7射线轨迹的互易性292

§5.5耦合波动方程293

§6.1洛仑兹变换299

第六章 电磁波在运动媒质中的传播299

6.1.1线性正交变换299

6.1.2洛仑兹变换304

6.1.3一些基本量的洛仑兹变换308

6.1.4 几个四维矢量316

§6.2电磁场的洛仑兹变换320

6.2.1 E和B的变换320

6.3.1 矢量形式321

6.2.2D和H的变换323

§6.3麦克斯韦方程的几种表示形式324

6.3.2张量形式324

6.3.3矩阵形式325

§6.4运动媒质中的电磁场327

6.4.1P、M的变换327

6.4.2运动媒质的结构关系329

6.4.3运动媒质中的波动方程330

§6.5运动的各向同性媒质中的平面波333

6.5.1色散关系333

6.5.2波矢量面337

6.5.3群速度342

§6.6 四维波矢量平面波的变换与光行差344

6.6.1 四维波矢量344

6.6.2平面波的变换345

6.6.3光行差345

6.7.1 源固定在媒质中347

6.7.2观察者固定在媒质中348

§6.8运动的均匀媒质的折射指数349

§6.9 由运动镜反射面的反射351

6.9.1 运动速度v沿着反射面的切线方向351

6.9.2运动速度v沿着反射面的法线方向，v=zv时的情况352

§6.1 0 电磁波在运动的各向同性电介质分界面上的反射和折射354

§6.11 运动边界（媒质本身不动）对电波的作用362

6.11.1 反射波频率ω1362

6.11.2折射波频率ω1363

第七章 电磁波在非线性媒质中的传播366

§7.1 非线性媒质中的麦克斯韦方程366

7.2.1 在非线性媒质分界面上电磁场的边界条件表达式371

§7.2在非线性媒质分界面上波的反射和折射371

7.2.2反射波和折射波的方向372

7.2.3反射波和折射波的振幅374

§7.3波的相互作用377

7.3.1慢变振幅法377

7.3.2二次谐波的产生379

7.3.3 Ma nley—Rowe关系387

7.3.4强的低频波388

7.3.5强的高频波390

7.3.6不稳定波的破裂391

§7.4波束和波包的传播394

7.4.1非线性准光学传播394

7.4.2非线性几何光学396

7.4.3非线性媒质中的衍射401

7.4.4波束的导波传播404

7.4.5在色散媒质中波束的自相作用409

第八章 电磁波在随机媒质中的传播413

§8.1 引言413

§8.2波在离散随机媒质中的传播414

8.2.1散射理论414

8.2.2辐射传输理论423

§8.3波在连续随机媒质中的传播426

8.3.1散射截面426

8.3.2几何光学近似解429

8.3.3微扰法432

8.3.4马尔可夫过程近似434

8.3.5局部微扰法451

8.3.6费因曼图解法453

8.3.7路径积分法460

§8.4粗糙面对波传播的影响465

8.4.1克希柯夫方法467

8.4.2赖斯法472

§8.5波场的分布概率485

8.5.1玻恩近似，瑞利分布485

8.5.2雷托夫近似，对数正态分布488

8.5.3混合模490

§8.6脉冲和波束的传播495

8.6.1脉冲波在随机媒质中的传播495

8.6.2波束在随机媒质中的传播502

参考文献508