理论物理
四大力学是本科生在普通物理的基础上,为了进一步把
感性认识
提高到理性认识而必须学习的基础理论课程,在物理系本科生的
基础课
教学中占有核心的地位。理论物理本身具有概念抽象、
数学工具
覆盖范围
广的特点,其中
理论力学
以
分析力学
为核心,以完美的
理论体系
描述了粒子的
机械运动
,同时也为学习其它理论课程铺路。热力学与统计物理是
凝聚态
理论的基础理论,热力学总结了物质的宏观
热现象
(如压强、温度、体积的变化,物体间的
能量转换
等),而统计物理则从微观的观点(即认为物质由
原子
、分子组成,这些粒子间存在着相互作用)对宏观热现象作出了解释。电动力学以
麦克斯韦方程
为核心,以简洁的理论形式,高度概括了与电和磁相关的
物理现象
(包括电磁波的传播)。而
量子力学
讲述支配
微观世界
的规律,由于在21世纪人类对自然界的探索(如对生物过程的研究)将更多、更深入地在微观的层次进行,量子力学的重要性是不言而喻的。
电动力学
是研究
电磁现象
的经典的动力学理论,它主要研究
电磁场
的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。同所有的认识过程一样,人类对电磁运动形态的认识,也是由特殊到一般、由现象到本质逐步深入的。人们对电磁现象的认识范围,是从静电、静磁和似稳电流等特殊方面逐步扩大,直到一般的运动变化的过程。
(鉴于不同文献作者编写思路不尽相同,以下归纳仅供参考)。
这部分系统阐述电动力学的基本原理、理论方法及其应用。先从几个
守恒定律
和
电磁波
的知识出发,对
电磁相互作用
的局域场论和电磁波性质形成一个整理的了解。接下来学习势的概念,及规范变换与规范不变性等相关理论,以及相对论电动力学,以便于与近代物理的衔接。
第二部分 介质电动力学
这部分是电动力学基本理论在介质中的应用。从物理本质上来说,各类介质显示出来的宏观电磁(光学)效应,尤其是
非线性效应
,决定于介质内部的
微观结构
和一定的外部条件(
环境温度
、作用
场强
和频率等),其中的动力学机制,只有通过
量子理论
才能解决。经典电动力学结合一定的宏观唯象模型,只可以在某种程度上近似描述介质中的
电磁现象
。这部分主要包括:介质中的场方程和
边值问题
,有介质存在时电磁波的传播,以及电动力学对
超导体
、
等离子体
和
晶体
的电磁性质的描述。