파인만의 물리학 강의 Volume 2

리처드 파인만에 대하여
개정판에 붙이는 머리말
특별 머리말
리처드 파인만의 머리말
서문

CHAPTER 1. 전자기
1-1 전기력
1-2 전기장과 자기장
1-3 벡터장의 특성
1-4 전자기학의 법칙들
1-5 ‘장’이란 무엇인가?
1-6 과학과 기술에서 전자기학의 역할

CHAPTER 2. 벡터장의 미분
2-1 물리학의 이해
2-2 스칼라장과 벡터장―T, h
2-3 장의 도함수―그래디언트
2-4 ∇ 연산자
2-5 ∇의 적용
2-6 열 흐름의 미분 방정식
2-7 벡터장의 2계 도함수
2-8 조심할 점들

CHAPTER 3. 벡터장의 적분
3-1 벡터의 적분: 의 선적분
3-2 벡터장의 플럭스
3-3 정육면체에서 나오는 플럭스 : 가우스 정리
3-4 열전도: 확산 방정식
3-5 벡터장의 서큘레이션
3-6 사각형 둘레로의 서큘레이션 : 스톡스 정리
3-7 컬이 0인 장과 다이버전스가 0인 장
3-8 요약

CHAPTER 4. 정전기학
4-1 정역학
4-2 쿨롱의 법칙: 중첩
4-3 전기 퍼텐셜(전위)
4-4 E ＝－∇φ
4-5 E의 플럭스
4-6 가우스의 법칙과 E의 다이버전스
4-7 구형 전하에 의한 전기장
4-8 장선과 등퍼텐셜(등전위) 면

CHAPTER 5. 가우스 법칙의 응용
5-1 정전기학 = 가우스의 법칙 +
5-2 정전기장에서의 평형
5-3 도체에서의 평형
5-4 원자의 안정성
5-5 선전하 분포에 의한 전기장
5-6 평판 전하 분포: 두 개의 평판
5-7 구형 전하 분포: 구 껍질
5-8 점전하의 전기장은 정확히 에 비례하는가?
5-9 도체의 전기장
5-10 도체 동공 내부의 전기장

CHAPTER 6. 여러 가지 상황에서의 전기장
6-1 정전기 퍼텐셜 방정식
6-2 전기 쌍극자
6-3 벡터 방정식에 관한 한마디
6-4 그래디언트로 표현한 쌍극자 퍼텐셜
6-5 임의의 전하 분포에 대한 쌍극자 근사법
6-6 대전된 도체의 전기장
6-7 거울상을 이용하는 방법
6-8 무한 도체 평면 근처의 점전하
6-9 도체구 근처의 점전하
6-10 평행판 축전기
6-11 고전압 절연 파괴
6-12 장 방출 현미경

CHAPTER 7. 여러 가지 상황에서의 전기장(계속)
7-1 정전기장 계산법
7-2 2차원 전기장 : 복소 변수의 함수
7-3 플라스마 진동
7-4 전해질 용액 속의 콜로이드 입자들
7-5 그리드의 정전기장

CHAPTER 8. 정전기 에너지
8-1 균일한 구형 전하 분포의 정전기 에너지
8-2 축전기의 에너지. 대전된 도체에 작용하는 힘
8-3 이온 결정의 정전기 에너지
8-4 핵 내부에서의 정전기 에너지
8-5 정전기장의 에너지
8-6 점전하의 에너지

CHAPTER 9. 대기 중의 전기
9-1 대기 중의 전기 퍼텐셜 그래디언트
9-2 대기 중의 전류
9-3 대기 전류의 근원
9-4 뇌우
9-5 전하 분리의 메커니즘
9-6 낙뢰

CHAPTER 10. 유전체
10-1 유전 상수
10-2 분극 벡터 P
10-3 분극 전하
10-4 유전체의 정전기학 방정식
10-5 유전체의 전기장과 힘

CHAPTER 11. 유전체의 내부
11-1 분자 쌍극자
11-2 전자의 분극
11-3 극성 분자 : 배향 분극
11-4 유전체 공동에서의 전기장
11-5 액체의 유전 상수 : 클라우지우스-모소티 방정식
11-6 고체 유전체
11-7 강유전성 : BaTiO3

CHAPTER 12. 정전기학과 유사한 물리계들
12-1 방정식이 같으면 해도 같다
12-2 열 흐름 : 무한 평면 경계 근처의 점 열원
12-3 팽팽하게 당겨진 막
12-4 중성자의 확산 : 균질한 매질 내에 고르게 분포된 구형의 중성자원
12-5 비회전성 유체의 흐름 : 구의 주변을 흐르는 유체
12-6 조도 : 평면파 형태의 균일한 조명
12-7 자연에 내재하는 단일성

CHAPTER 13. 정자기학
13-1 자기장
13-2 전류 : 전하의 보존
13-3 전류에 작용하는 자기력
13-4 정상 전류에 의한 자기장 : 앙페르의 법칙
13-5 직선 도선과 솔레노이드에 의한 자기장 : 원자 전류
13-6 전기장과 자기장의 상대성
13-7 전류와 전하의 변환
13-8 중첩의 원리 : 오른손 규칙

CHAPTER 14. 여러 가지 상황에서의 자기장
14-1 벡터 퍼텐셜
14-2 이미 알고 있는 전류에 의한 벡터 퍼텐셜
14-3 직선 도선
14-4 긴 솔레노이드
14-5 작은 전류 고리에 의한 자기장 : 자기 쌍극자
14-6 회로의 벡터 퍼텐셜
14-7 비오-사바르의 법칙

CHAPTER 15. 벡터 퍼텐셜
15-1 전류 고리에 작용하는 힘 : 자기 쌍극자의 에너지
15-2 역학적 에너지와 전기적 에너지
15-3 정상 전류의 에너지
15-4 B와 A
15-5 벡터 퍼텐셜과 양자역학
15-6 정역학에서는 맞지만, 동역학에서는 틀리는 것

CHAPTER 16. 유도 전류
16-1 모터와 발전기
16-2 변압기와 인덕턴스
16-3 유도 전류에 작용하는 힘
16-4 전기공학

CHAPTER 17. 전자기 유도 법칙
17-1 전자기 유도의 물리학
17-2 “플럭스 법칙”의 예외
17-3 유도 전기장에 의한 입자의 가속 : 베타트론
17-4 역설적인 문제
17-5 교류 전원
17-6 상호 인덕턴스
17-7 자체 인덕턴스
17-8 인덕턴스와 자기 에너지

CHAPTER 18. 맥스웰 방정식
18-1 맥스웰 방정식
18-2 새로운 항의 효과
18-3 고전물리학의 모든 것
18-4 진행하는 전자기장
18-5 빛의 속도
18-6 맥스웰 방정식의 해법 : 퍼텐셜과 파동 방정식

CHAPTER 19. 최소 작용의 원리
특강―거의 실제 강의 그대로
강의 후에 추가된 주석

CHAPTER 20. 자유 공간에서 맥스웰 방정식의 해
20-1 자유 공간에서의 파동 : 평면파
20-2 3차원 파동
20-3 과학적 상상력
20-4 구면파

CHAPTER 21. 전하와 전류를 포함한 맥스웰 방정식의 해
21-1 빛과 전자기파
21-2 점전하에 의해 발생한 구면파
21-3 맥스웰 방정식의 일반해
21-4 진동하는 쌍극자에 의한 장
21-5 움직이는 전하에 의한 퍼텐셜 : 리나르트-비헤르트의 일반해
21-6 일정한 속도로 움직이는 전하에 의한 퍼텐셜 : 로렌츠 공식

CHAPTER 22. 교류 회로
22-1 임피던스
22-2 전원
22-3 이상적인 소자들로 구성된 회로망 : 키르히호프의 법칙
22-4 등가 회로
22-5 에너지
22-6 사다리 회로망
22-7 필터
22-8 그 밖의 회로 소자들

CHAPTER 23. 공동 공진기
23-1 실제의 회로 소자들
23-2 고주파 영역에서의 축전기
23-3 공진 공동
23-4 공동 모드
23-5 공동과 공진 회로

CHAPTER 24. 도파관
24-1 전송 선로
24-2 직사각형 도파관
24-3 차단 주파수
24-4 인도된 파동의 속도
24-5 인도된 파동의 관측
24-6 도파관 배관
24-7 도파관 모드
24-8 인도된 파동을 바라보는 또 다른 관점

CHAPTER 25. 전기동역학의 상대론적 표현
25-1 4차원 벡터
25-2 스칼라 곱(내적)
25-3 4차원 그래디언트
25-4 4차원 표기법으로 기술한 전기동역학
25-5 움직이는 전하의 4차원 퍼텐셜
25-6 전기동역학 방정식의 불변성

CHAPTER 26. 전자기장의 로렌츠 변환
26-1 움직이는 전하의 4차원 퍼텐셜
26-2 일정한 속도로 움직이는 점전하에 의한 장
26-3 장의 상대론적 변환
26-4 상대론적 표기법으로 나타낸 운동 방정식

CHAPTER 27. 전자기장의 에너지와 운동량
27-1 국소 보존
27-2 에너지 보존과 전자기학
27-3 전자기장 내의 에너지 밀도와 에너지 흐름
27-4 장 에너지의 모호성
27-5 에너지 흐름의 예
27-6 장 운동량

CHAPTER 28. 전자기적 질량
28-1 점전하의 장 에너지
28-2 움직이는 전하의 장 운동량
28-3 전자기적 질량
28-4 전자가 자신에게 미치는 힘
28-5 맥스웰 이론을 수정하려는 시도
28-6 핵력장

CHAPTER 29. 전기장 및 자기장 속에서의 전하의 운동
29-1 균일한 전기장 및 자기장 속에서의 운동
29-2 운동량 분석
29-3 정전 렌즈
29-4 자기 렌즈
29-5 전자 현미경
29-6 가속기 가이드 장
29-7 교대-그래디언트 포커싱
29-8 교차하는 전기장과 자기장 속에서의 운동

CHAPTER 30. 결정의 기하학적 구조
30-1 결정 내부의 기하학
30-2 결정의 화학적 결합
30-3 결정의 성장
30-4 결정격자
30-5 2차원 대칭성
30-6 3차원 대칭성
30-7 금속의 강도
30-8 전위와 결정의 성장
30-9 브래그-나이 결정 모델

CHAPTER 31. 텐서
31-1 분극률 텐서
31-2 텐서 성분의 변환
31-3 에너지 타원체
31-4 다른 텐서들 : 관성 텐서
31-5 크로스 곱(외적)
31-6 응력 텐서
31-7 고차 랭크의 텐서들
31-8 전자기 운동량의 4차원 텐서

CHAPTER 32. 밀한 물질의 굴절률
32-1 물질의 분극
32-2 유전체 내의 맥스웰 방정식
32-3 유전체 내의 파동
32-4 복소 굴절률
32-5 혼합물의 굴절률
32-6 금속 내의 파동
32-7 저주파 및 고주파 근사 : 침투 깊이와 플라스마 주파수

CHAPTER 33. 표면에서의 반사
33-1 빛의 반사와 굴절
33-2 밀한 물질 내의 파동
33-3 경계 조건
33-4 반사파와 투과파
33-5 금속에서의 반사
33-6 내부 전반사

CHAPTER 34. 물질의 자성
34-1 반자성과 상자성
34-2 자기 모멘트와 각운동량
34-3 원자 자석의 세차 운동
34-4 반자성
34-5 라모어의 정리
34-6 고전역학으로 반자성이나 상자성을 설명할 수 없는 이유
34-7 양자역학에서의 각운동량
34-8 원자의 자기 에너지

CHAPTER 35. 상자성과 자기 공명
35-1 양자화된 자기 상태
35-2 슈테른-게를라흐의 실험
35-3 라비의 분자 빔 방법
35-4 덩어리 물질의 상자성
35-5 단열 소자 냉각
35-6 핵자기 공명

CHAPTER 36. 강자성
36-1 자화 전류
36-2 장 H
36-3 자화 곡선
36-4 철심 인덕턴스
36-5 전자석
36-6 자발 자화

CHAPTER 37. 자성체
37-1 강자성의 이해
37-2 열역학적 성질
37-3 이력 곡선
37-4 강자성체
37-5 특이한 자성체

CHAPTER 38. 탄성
38-1 훅의 법칙
38-2 균일한 변형
38-3 비틀림 막대 : 층밀림 파
38-4 휘어진 보
38-5 갑자기 휘는 현상(좌굴 현상)

CHAPTER 39. 탄성체
39-1 변형률 텐서
39-2 탄성 텐서
39-3 탄성체 내부의 움직임
39-4 비탄성 거동
39-5 탄성 상수의 계산

CHAPTER 40. 마른 물의 흐름
40-1 유체정역학
40-2 운동 방정식
40-3 정상 흐름―베르누이의 정리
40-4 순환 흐름
40-5 소용돌이선

CHAPTER 41. 젖은 물의 흐름
41-1 점성
41-2 점성 흐름
41-3 레이놀즈수
41-4 원통을 지나는 흐름
41-5 점성→0의 극한
41-6 쿠에트 흐름

CHAPTER 42. 휘어진 공간
42-1 휘어진 2차원 공간
42-2 3차원 공간의 곡률
42-3 우리가 살고 있는 공간은 휘어져 있다
42-4 시공간의 기하학
42-5 중력과 등가 원리
42-6 중력장 안의 시계
42-7 시공간의 곡률
42-8 휘어진 시공간 속에서의 운동
42-9 아인슈타인의 중력 이론

역자후기
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나는 이 주제를 다루면서 "눈에 보이지 않는 것의 '아름다움'을 상상하는 것이 과연 가능한가?"라는 질문을 제기하고 싶었다. 비가 온 후에 무지개가 뜨면 사람들은 그 아름다움에 매료되어 "우와~ 무지개다!" 하며 감탄사를 연발하곤 한다(여러분도 이미 짐작하고 있겠지만, 나는 아주 과학적인 사람이다. 나는 실험적으로 정의할 수 없는 대상에 '아름답다'는 표현을 가급적 쓰지 않는다). 그러나 만일 우리가 장님이라면, 무지개의 아름다움을 어떻게 표현해야 할까? 소금의 적외선 반사율을 측정하거나, 외계 은하로부터 날아오는 전자기파의 진동수를 분석할 대, 사실 우리는 장님이나 마찬가지다. 그래서 하는 수 없이 그림이나 그래프를 그려서 간접적인 이해를 도모하는 것이다.

(...) 관측데이터에 내재된 아름다움은 직접 볼 수 없다 하더라도, 물리 법칙을 설명하는 방정식 자체에 내재된 아름다움을 느낄 수는 있다. 예를 들어 파동방정식(20.9)에서 x, y, z, t는 특별한 규칙을 갖고 있다. 이 변수들이 갖고 있는 깔끔한 대칭성으로부터, 우리는 모든 개념을 4차원과 시공간으로 확장할 수 있으며, 그로부터 특수 상대성 이론을 발견할 가능성을 엿볼 수 있다. 이와 같이, 물리학의 방정식에는 방대한 양의 지적인 아름다움이 내재되어 있는 것이다. - 본문 중에서