01 / 導讀
導讀
引用
Jackson, J. D. (1998). Classical Electrodynamics (3rd ed.). Wiley.
章節概要
第三版共832頁，包括緒論與概覽、十六章正文以及一個關於單位與量綱的附錄。每章末尾都有參考文獻與推薦閱讀，以及習題。出版社說明，前十章使用國際單位制（SI），後面各章保留高斯單位制。
緒論與概覽
開頭的簡短部分概覽了真空與宏觀介質中的麥克斯韋方程組、平方反比律與光子質量、線性疊加、介面邊界條件，並對電磁學中所用的理想化作了一些說明。
第1章：靜電學導論
本章從庫侖定律、電場、高斯定律與標量勢講起，繼而討論泊松方程與拉普拉斯方程、格林定理、狄利克雷與諾伊曼邊界條件以及格林函式，最後涉及靜電能、變分方法和二維問題的鬆弛法。本章開頭自己就指出，對多數讀者而言其中大部分內容屬於複習，這說明本書並不從最基本的內容講起。
第2–3章：靜電學中的邊值問題 I、II
求解勢的問題佔了兩章。第2章從映象法開始，講球的格林函式、正交函式、直角座標下的分離變數，並介紹有限元分析。第3章轉向球座標與柱座標：勒讓德多項式、連帶勒讓德函式與球諧函式、加法定理、貝塞爾函式，以及用這些基函式展開格林函式。
第4章：多極子、宏觀介質的靜電學、電介質
多極展開與外場中電荷分佈的能量引向電介質：初等處理、含電介質的邊值問題、分子極化率、極化模型以及電介質中的靜電能。
第5章：靜磁學、法拉第定律、準靜場
首先是畢奧–薩伐爾定律、安培定律與向量勢，隨後是局域電流分佈的力、力矩與能量，以及帶邊界條件的宏觀方程。接著講磁遮蔽、二維磁場的數值方法、法拉第定律、場能、電感與渦流。出版社指出，本版把法拉第定律與準靜場移到了這裡，與靜磁學放在一起。
第6章：麥克斯韋方程組、宏觀電磁學、守恆律
麥克斯韋位移電流與完整方程組之後，是勢、規範變換（洛倫茲規範與庫侖規範）、波動方程的格林函式與推遲解。本章隨後推導宏觀電磁學與坡印亭定理，並討論場與源在轉動、空間反射和時間反演下的變換性質。後面的幾節涉及磁單極子、狄拉克量子化條件與極化勢。
第7章：平面電磁波與波的傳播
平面波在非導電介質中的傳播、偏振與斯托克斯參量、反射與折射，以及電介質、導體和等離子體的頻率色散。後續各節討論電離層與磁層中的傳播、磁流體動力學波、群速度、脈衝展寬與克拉默斯–克勒尼希關係。
第8章：波導、諧振腔與光纖
導體表面及內部的場、矩形與一般柱形截面的波導、能量流與衰減、諧振腔及其Q值，以及舒曼共振。出版社補充說，關於光纖與介質波導的兩節是本版新增的。
第9–10章：輻射系統、多極場與輻射；散射與衍射
第9章集中討論局域源的輻射，從振盪偶極子和中心饋電的線狀天線，到包含角動量與角分佈的精確多極展開。第10章把這些方法應用於長波散射（包括瑞利對天空為何呈藍色的解釋）、球的散射、標量與向量衍射理論、巴比涅原理和光學定理。
第11–12章：狹義相對論；相對論性粒子與電磁場的動力學
第11章從愛因斯坦的兩條公設出發，展開洛倫茲變換、四維速度、托馬斯進動與電動力學的協變性。第12章討論帶電粒子的拉格朗日量與哈密頓量、靜場中的運動、絕熱不變數、達爾文拉格朗日量、能量動量張量與守恆律。
第13–16章：碰撞與能量損失；運動電荷的輻射；軔致輻射；輻射阻尼
這幾章依次討論：帶電粒子的能量損失與散射、切倫科夫輻射與渡越輻射（第13章）；李納–維謝爾勢、拉摩爾公式、同步輻射、波盪器與扭擺器、湯姆孫散射（第14章）；軔致輻射與虛光子方法（第15章）；輻射反作用與帶電粒子的經典模型（第16章）。
核心概念
第1–4章：靜電學與電介質
- 格林函式：點源的解，用來在給定邊界條件下構造勢。
- 邊值問題的方法：映象法、分離變數與正交函式展開。
- 多極展開：用主要的矩來表示局域電荷分佈。
第5–8章：靜磁學、麥克斯韋方程組、波與導行場
- 規範變換：勢所保留的自由度，洛倫茲規範與庫侖規範是標準選擇。
- 坡印亭定理：場與電荷整體的能量與動量守恆。
- 色散與因果性：介質對頻率的依賴以及克拉默斯–克勒尼希關係。
- 波導模式：能在波導或諧振腔中傳播的場分佈。
第9–16章：輻射、相對論與帶電粒子
- 多極輻射：按多極階陣列織的局域源輻射。
- 洛倫茲協變性：把電動力學寫成在所有慣性系中都成立的形式。
- 李納–維謝爾勢：任意運動點電荷的場。
- 輻射反作用：發出的輻射對發射電荷本身的影響。
評析
優點
- 覆蓋面廣。 十六章從靜電學一直講到輻射、相對論與輻射反作用，開頭對麥克斯韋方程組的概覽較早交代了全書的統領思路。
- 系統講解求解方法。 三章專門講勢與邊值問題，包括映象法、格林函式、三種座標系中的分離變數以及有限元入門，讀者得到的是一套工具，而不只是一些例子。
- 輻射與相對論內容集中。 第9–16章把多極輻射、散射、衍射、相對論、運動電荷輻射與輻射反作用放在一起；同步輻射一節還把扭擺器和波盪器作為光源加以討論。
- 每章都有閱讀清單與習題。 每章末尾附有推薦閱讀和習題，出版社稱本版新增了110多道習題。
局限
- 不是入門課程。 第1章自己說其中多數內容對大部分讀者屬於複習，出版社也把本書描述為研究生課程的教材。沒有學過本科電磁學與向量分析的讀者需要先讀別的書。
- 兩套單位制。 第1–10章使用SI，後面各章使用高斯單位制，讀者需要在兩套單位制之間切換；關於單位與量綱的附錄包含SI與高斯單位之間的換算。
- 數值方法比較簡略。 數值方法只以短節的形式出現（第2章的有限元分析、第5章的磁場數值方法），並不是貫穿全書的主線。
- 對一門課來說太長。 全書832頁、十六章，通常的課程需要從中選章；第13、15、16章討論的話題較為專門。
在課程中的定位
在本課程的書單裡，傑克遜是研究生層次的處理。Fleisch 的 A Student's Guide to Maxwell's Equations 與 OpenStax《University Physics》的電磁學分冊是較為平易的入門，Purcell 與 Morin 的 Electricity and Magnetism 則是以微積分為基礎的第一門正式電磁學課程。Griffiths 的 Introduction to Electrodynamics 是面向本科高年級的綜合性教材，也是讀傑克遜之前自然的一步。Bittencourt 的 Fundamentals of Plasma Physics 是一部專門的後續之作，把電磁學應用到帶電粒子運動、動理論與等離子體中的波，傑克遜的第7章與第12章是它相關的背景。
如何使用本書
適合在學完一整門本科電磁學，以及包含偏微分方程、特殊函式和向量分析的數學方法課程之後閱讀。可以把第1章當作校準：如果讀起來像複習，說明本書的難度合適。
兩學期課程的實用安排如下：
- 第一學期核心： 第1–8章。第2–3章用來練習求解邊值問題，第5–7章是麥克斯韋理論的核心。
- 第二學期核心： 第9–11章與第14章，涵蓋輻射、散射、相對論和運動電荷的輻射。
- 可選或選讀： 第4章的分子模型、第7章中關於等離子體與電離層的小節、第12、13、15、16章，以及有限元和數值方法的小節。
每章都應配合做習題；章末的參考文獻可作為進一步閱讀的線索。在跨章比較公式之前，先確認該章使用的是哪一種單位制。