Klassisk elektrodynamik (bok)

Klassisk elektrodynamik
	Tredje upplagan främre skyddsomslag
Författare	John David Jackson
Land	Förenta staterna
Språk	engelsk
Ämne	Elektromagnetism
Genre	Facklitteratur
Utgivare	John Wiley & Sons
Publiceringsdatum	1962, 1975, 1999
Sidor	808
ISBN	0-471-30932-X
OCLC	925677836

Classical Electrodynamics är en lärobok om det ämnet skriven av den teoretiske partikel- och kärnfysikern John David Jackson . Boken har sitt ursprung som föreläsningsanteckningar om att Jackson förberedde sig för att undervisa doktorandnivå först vid McGill University och sedan vid University of Illinois i Urbana-Champaign . Avsedd för doktorander, och ofta känd som Jackson för kort, har den varit en standardreferens i sitt ämne sedan den första publiceringen 1962.

Boken är ökänd för svårigheten med sina problem, och dess tendens att behandla icke-uppenbara slutsatser som självklara. En undersökning från 2006 av American Physical Society (APS) avslöjade att 76 av de 80 undersökta fysikavdelningarna i USA kräver att alla förstaårsstudenter ska slutföra en kurs med den tredje upplagan av denna bok.

Översikt

Avancerade ämnen som behandlas i den första upplagan inkluderar magnetohydrodynamik , plasmafysik , vektorformen av Kirchhoffs diffraktionsteori , speciell relativitetsteori och strålning som sänds ut av rörliga och kolliderande laddningar. Jacksons val av dessa ämnen riktar sig till studenter som är intresserade av teoretisk fysik i allmänhet och kärn- och högenergifysik i synnerhet. De nödvändiga matematiska metoderna inkluderar vektorkalkyl, vanliga och partiella differentialekvationer, Fourierserier och några specialfunktioner ( Bessel-funktionerna och Legendre-polynomen ).

I den andra upplagan lades några nya ämnen till, inklusive Stokes-parametrarna , spridningsrelationerna Kramers–Kronig och Sommerfeld–Brillouin-problemet. De två kapitlen om speciell relativitet skrevs om helt och hållet, där de grundläggande resultaten av relativistisk kinematik flyttades till problemen och ersattes av en diskussion om den elektromagnetiska Lagrangian. Material om övergångs- och kollisionsstrålning och multipolfält modifierades. 117 nya problem tillkom.

Medan de tidigare två utgåvorna använder gaussiska enheter , använder den tredje SI-enheter , om än bara för de första tio kapitlen. Jackson skrev att detta är ett erkännande av det faktum att praktiskt taget alla grundutbildningsböcker om elektrodynamik använder SI-enheter och medgav att han hade "svikit" ett avtal han hade med Edward Purcell om att de skulle stödja varandra i användningen av gaussiska enheter. I den tredje upplagan omarrangerades eller skrevs om vissa material, såsom de om magnetostatik och elektromagnetisk induktion, medan andra, såsom diskussioner om plasmafysik, eliminerades helt. Ett stort tillägg är användningen av numeriska tekniker. Mer än 110 nya problem tillkom.

Innehållsförteckning (3:e upplagan)

Introduktion och undersökning
Kapitel 1: Introduktion till elektrostatik
Kapitel 2: Gränsvärdesproblem i elektrostatik I
Kapitel 3: Gränsvärdesproblem i elektrostatik II
Kapitel 4: Multipoler , elektrostatik för makroskopiska medier, dielektrik
Kapitel 5: Magnetostatik , Faradays lag , kvasistatiska fält
Kapitel 6: Maxwell Equations , Makroscopic Electromagnetism, Conservation Laws
Kapitel 7: Plana elektromagnetiska vågor och vågutbredning
Kapitel 8: Vågledare , resonanshåligheter och optiska fibrer
Kapitel 9: Strålningssystem, multipolfält och strålning
Kapitel 10: Spridning och diffraktion
Kapitel 11: Särskild relativitetsteori
Kapitel 12: Dynamik hos relativistiska partiklar och elektromagnetiska fält
Kapitel 13: Kollisioner, energiförlust och spridning av laddade partiklar, Cherenkov och övergångsstrålning
Kapitel 14: Strålning genom rörliga laddningar
Kapitel 15: Bremsstrahlung , Metod för virtuell kvanta, strålningsbetaprocesser
Kapitel 16: Strålningsdämpning , klassiska modeller av laddade partiklar
Bilaga om enheter och mått
Bibliografi
Index

Upplagor

Jackson, John D. (1962). Klassisk elektrodynamik (1:a uppl.). New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-43131-1 . OCLC 705218816 .
Jackson, John D. (1975). Klassisk elektrodynamik (2:a uppl.). New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-43132-9 . OCLC 488784931 .
Jackson, John D. (1999). Klassisk elektrodynamik (3:e upplagan). New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-30932-1 . OCLC 925677836 .

Reception

Enligt en recension av Andrew Zangwills Modern Electrodynamics från 2015 i American Journal of Physics , "har den klassiska elektrodynamiska texten under de senaste fyra decennierna varit det monumentala verket av JD Jackson, boken från vilken de flesta nuvarande generationens fysiker tog sina första kursen."

Första upplagan

LC Levitt, som arbetade vid Boeing Scientific Research Laboratory, kommenterade att den första utgåvan erbjuder en klar, heltäckande och fristående behandling av elektromagnetism, från Coulombs lag om elektrostatik hela vägen till självfält och strålningsreaktion. Den tar dock inte hänsyn till elektrodynamik i media med rumslig spridning och strålningsspridning i bulkmaterial. Han rekommenderade Electrodynamics of Continuous Media av Lev Landau och Evgeny Lifshitz som ett komplement.

Andra upplagan

Recensenten Royce Zia från Virginia Polytechnic Institute skrev att enligt många studenter och professorer var ett stort problem med den första upplagan av boken hur matematiskt tung boken var, vilket distraherade eleverna från den väsentliga fysiken. I den andra upplagan togs många frågor upp, mer insiktsfulla diskussioner lades till och vilseledande diagram togs bort. Utökade kapitel om tillämpningar av elektromagnetism förde elever närmare forskning.

Tredje upplagan

Fysikern Wayne Saslow från Texas A&M University observerade att några viktiga nya tillämpningar lades till texten, såsom fiberoptik och dielektriska vågledare , som är avgörande i modern kommunikationsteknik, och synkrotronljuskällor , ansvariga för framsteg inom kondenserad materias fysik, och att fragment av det utskurna kapitlet om magnetohydrodynamik och plasmafysik var utspridda i texten. Saslow hävdade att Jacksons breda bakgrund inom elektroteknik, kärnkraft och högenergifysik tjänade honom väl när han skrev den här boken.

Ronald Fox, professor i fysik vid Georgia Institute of Technology, menade att den här boken jämförs väl med klassisk elektricitet och magnetism av Melba Phillips och Wolfgang Panofsky och The Classical Theory of Fields av Landau och Lifshitz. Klassisk elektrodynamik är mycket bredare och har många fler problem för studenter att lösa. Landau och Lifshitz är helt enkelt för tät för att användas som en lärobok för nybörjarstudenter. Problemen i Jackson hänför sig dock inte till andra grenar av fysiken, såsom fysik av kondenserad materia och biofysik. För optimala resultat måste man fylla i stegen mellan ekvationerna och lösa många övningsproblem. Föreslagna läsningar och referenser är värdefulla. Den tredje upplagan behåller bokens rykte för svårigheten med övningarna den innehåller, och för dess tendens att behandla icke-uppenbara slutsatser som självklara. Fox uppgav att Jackson är den mest populära texten om klassisk elektromagnetism under efterkrigstiden och att den enda andra examensboken med jämförbar berömmelse är Classical Mechanics av Herbert Goldstein . Men medan Goldsteins text har mött konkurrens från Vladimir Arnolds Mathematical Methods of Classical Mechanics , förblev Jackson oemotsagd (från och med 1999). Fox tog en avancerad kurs i elektrodynamik 1965 med den första upplagan av Jackson och lärde ut elektrodynamik för första gången 1978 med den andra upplagan.

Jagdish Mehra , en fysiker och vetenskapshistoriker, skrev att Jacksons text inte är lika bra som boken med samma namn av Julian Schwinger et al . Medan Jackson behandlar ämnet som en gren av tillämpad matematik, integrerar Schwinger de två och belyser egenskaperna hos de matematiska objekt som används med fysiska fenomen. Till skillnad från Jackson använder Schwinger variationsmetoder och Greens funktioner i stor utsträckning. Mehra tog strid med användningen av SI-enheter i den tredje upplagan, som han ansåg vara mer lämplig för ingenjörskonst än för teoretisk fysik. Mer specifikt hävdade han att elektriska och magnetiska fält inte borde ha olika enheter eftersom de är komponenter i den elektromagnetiska fältstyrkan .

Andrew Zangwill, fysiker vid Georgia Institute of Technology , noterade de blandade recensionerna av Jackson efter att ha granskat litteraturen och recensionerna på Amazon. Han påpekade att Jackson ofta utelämnar detaljerna i att gå från en ekvation till nästa, vilket ofta är ganska svårt. Han uppgav att fyra olika instruktörer på hans skola hade arbetat på ett alternativ till Jackson med hjälp av föreläsningsanteckningar som utvecklats på ungefär ett decennium med målet att stärka elevens förståelse för elektrodynamik snarare än att behandla det som ett ämne för tillämpad matematik.

Thomas Peters från universitetet i Zürich hävdade att även om Jackson historiskt har tränat elever i att utföra svåra matematiska beräkningar, en uppgift som utan tvekan är viktig, så finns det mycket mer i elektrodynamik än detta. Han skrev att Modern Electrodynamics av Andrew Zangwill erbjuder en "stimulerande fräsch look" på detta ämne.

James Russ, en experimentell högenergifysiker vid Carnegie Mellon University , var av den åsikten att exemplen är utmanande, och fysikens fina punkter lämnas ofta som övningar. Han tillade att Modern Electrodynamics av Andrew Zangwill är ett bättre val för nybörjarstudenter, men Jackson erbjuder mer omfattande täckning och förblir en bra referens. Han rekommenderade att ha båda på hyllan.