电磁学与光学专题研究

本书是作者在物理系对物理教学论研究生讲授电磁学与光学教材分析课所用讲稿的基础上，结合多年教学研究心得编著而成的。
本书从电磁学、光学教材各主要章节中，挑选出一些未能充分展开的课题进行较为深入的分析与探讨，对初学者普遍存在的疑难问题加以讨论。
全书内容包含电磁学专题和光学专题两部分，共二十九讲及一个附录。电磁学专题包括：静电学五讲，电路三讲，稳恒磁场四讲，电磁感应三讲，电磁场与电磁波两讲；光学专题包括：光学特点与教学一讲，几何光学两讲，波动光学四讲，量子光学两讲，现代光学三讲，附录中介绍学习傅里叶光学所需要的数学知识。
本书可作为大学物理教学论研究生、中学物理教学法研究生的教材或教学参考书，可作为物理系高年级学生选修课的教材或教学参考书，也可供大学和中学物理教师及理工科大学生阅读和参考。

第一讲 库仑定律
法国科学家库仑于l785年通过对著名的扭秤实验结果的分析，总结出两个静止的点电荷之间相互作用力的规律，称为库仑定律。它指出，这个作用力服从距离平方反比律，而且是有心力。学过电磁学的学生，一般都熟悉库仑定律的内容和它的作用力的数学表达式。但是如何用场的观点来进一步认识库仑定律呢?下面将作一些探讨。
一、库仑定律成立的条件
对库仑定律成立的条件，不同的教科书有不同的说法，归纳起来有三个条件：（1）电荷是点电荷；（2）两个点电荷相对观察者（或实验室参照系）都处于静止状态；（3）点电荷处于真空中。条件（1）表明，只有点电荷才能使两个带电体之间的距离有确切的意义。对于任何连续分布的电荷，按微积分的观点，可将其看做无限多个电荷元（视做点电荷）的集合，用库仑定律计算每个电荷元的电场分布，再用叠加原理就能求出非点电荷情况下的电场分布。可见点电荷虽然是库仑定律成立的条件，但在非点电荷情形下，仍然可以运用库仑定律计算静电场，而不违
背点电荷的条件。
条件（2）是静电学的出发点，库仑定律是静电场分布的规律，实验表明，静止电荷对运动电荷的作用力仍遵从库仑定律，而运动电荷对静止电荷的作用力则不然，因为运动电荷有比较复杂的电磁效应（推迟效应）。
条件（3）对库仑定律的使用并不起约束作用，故实际上不能算作库仑定律成立的条件。
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