本课程是为天文学科天体物理专业研究生开设的专业基础课，也可供相关物理专业研究生和天文工作者选修。该课程是联系基础物理和天文学的桥梁，是天体物理研究者的基本工具之一。要求学生熟悉电动力学、电磁理论，对量子力学和相对论理论有初步的了解和简单运用。课程将系统讲述天体物理中辐射过程的基本概念和原理，包括经典辐射理论和（半）量子辐射理论，以及辐射转移，基础性与系统性兼备。课堂讲授着重物理分析，有必需的理论推导，强调理论在各类天体中的应用，适当联系当前天体物理研究中的一些前沿问题。课程还包含较多的、理论联系实际的课后练习，以及综合运用辐射机制和辐射转移的小课题，学生必须有一定的课后练习时间。通过本课程的学习，要求学生掌握天体物理中辐射的基本过程、相应物理、以及应用技能，帮助学生较快进入天体物理研究课题。

总体计划：每周一讲，每讲3学时，共计20讲，第20次课考试（＋答疑），力争课程与秋季学期同步。 

第一讲：引言
	交待课程的整体安排、教学计划和考核方式、必备教材及参考书目
	辐射在天体物理研究中的意义与重要性
	天体物理中辐射的基本概念 （主教材第一章1－3节）


第二讲：主教材第一章：辐射及辐射转移的基本知识（4－6节）
	辐射转移 
	热辐射、普朗克函数、黑体辐射；相关的温度定义
	爱因斯坦系数及其相互关系；吸收、发射系数与爱因斯坦系数
第三讲：主教材第一章：辐射及辐射转移的基本知识（7－8节）＋应用
	散射；随即游动
	吸收和散射共存条件下的辐射转移方程及特定条件下的解
	辐射耗散：罗斯兰近似；爱丁顿近似；双流近似
	本章基本内容在天体物理中的应用(选自教材Problems＋文献资料)
第四讲：主教材第二章：辐射场基本理论
	麦克斯韦场方程
	平面电磁波
	辐射谱
	偏振
	斯托克斯参数
	电磁势
第五讲：主教材第三章：运动电荷的辐射（经典理论）
	单个运动电荷的推迟势：李纳－维谢尔势（Lienard Wiechert potential）
	速度场和辐射场
	单个非相对论带电粒子的辐射功率
	多粒子系统辐射的偶极近似
第六章：主教材第四章：相对论简介；运动电荷的辐射（相对论理论）
	相对论简介
	相对论带电粒子的辐射
	带电粒子的辐射总功率与角分布
	带电粒子辐射的谱分布
第七讲： 主教材第五章：轫致辐射
	单个运动电荷的辐射功率与辐射谱(总结第三、四章内容)
	轫致辐射及其谱分布
	从轫致辐射到黑体辐射
第八讲：主教材第六章：同步辐射
	带电粒子在磁场在的辐射：回旋辐射、同步辐射
	辐射总功率
	单个电子的辐射光谱，电子系的辐射光谱
	从回旋辐射到同步辐射
第九讲：主教材第六章：同步辐射
	同步自吸收
	同步辐射的偏振特性
	从光学厚到光学薄
	同步辐射在天体物理中的应用
第十讲：主教材第七章：康普顿散射
	汤姆孙散射
	康普顿散射
	辐射压的起源、爱丁顿光度
	逆康普顿散射
第十一讲：主教材第七章：康普顿散射；其他文献资料中节选相关内容
	散射基本理论小结
	逆康普顿散射的辐射谱
	康普顿y参数、热电子的逆康普顿散射谱
	光学薄、相对论电子的逆康普顿散射谱
	非相对论电子的多次散射：Kompaneets 方程

第十二讲： 多种辐射过程共存及其在天体物理中的应用（来自各种文献资料）
	非相对论热气体的辐射谱（轫致辐射的低频吸收、修正的黑体谱）、非饱和、准饱和、饱和辐射谱
	同步自康普顿辐射
	辐射机制在天体中的应用，例如
	热吸积流的辐射过程：轫致辐射、同步辐射、同步自康普顿、外康普顿，电子对湮灭
	活动星系核的辐射机制
	射电平谱类星体的光谱

第十三讲：主教材第八章：等离子体效应
	各向同性冷等离子体中的色散关系、折射
	等离子体色散在天体物理中的应用
	冷等离子体中（有折射）的辐射转移
	光线在有外部磁场（各向异性等离子体）的等离子体中的传播
	Faraday rotation (法拉第旋转/磁光效应）
	高能辐射过程中的等离子体效应
	Cherenkov radiation（切仑柯夫辐射）
	Razin Effect (拉津效应)

第十四讲： 辅助教材尤峻汉书第七章（主教材第九、十章部分内容）：复合辐射与复合线
	氢(或类氢)离子的复合截面、复合速率
	复合辐射连续谱
	复合线
	束缚－自由吸收（光电吸收）

第十五、十六讲： 辅助教材尤峻汉书第八章(主教材第十章及第九章部分)：碰撞激发，辐射跃迁
	选择定则
	振子强度求和定则，
	氢原子跃迁概率
	禁线
	碰撞激发过程的谱线发射系数
	谱线的展宽机制

第十七、十八讲：课程总复习，总结与展望
全面归纳物理概念、系统地总结各种辐射过程、辐射机制和辐射转移在天体中的综合应用，强化重点知识，指出知识难点及目前研究中存在的疑点，激发学生进一步学习的兴趣，为学生后期选择研究方向提供必要的基础知识。
最后，将学生分组，布置多个带有研究性质的、与实际天体相关的、综合运用辐射机制与辐射转移理论的小课题，作为下次课的研讨。

第十九讲：请学生上台，每组派代表分别展示上次布置的小课题的研究／练习结果， 教学团队答疑评分，作为学生考核成绩的一部分。

第二十讲：期末考试，作为学生成绩的一部分；试题解答（现场答疑和试题解答上传教学网站）

备注：该计划在实际教学中根据学生的基础及理解掌握程度可能会有所调整。

教学手段与方法：
课堂讲授（ppt文件）为主，注重物理思想的教授，重点知识的讲解过程中给予学生适当的思考时间和互动时间，培养学生善于思考、自主探索的能力和兴趣。课后作业以课堂讲授过的基本理论知识在实际天体问题中的应用为主，以适量的公式推导为辅，目标是通过课后练习培养学生分析问题和解决问题的能力。最后布置带有研究性质的、综合运用辐射理论知识的小课题，让学生在课堂讲解，鼓励学生与老师、同学分享自己的想法。

考核方式：平时作业＋后阶段的小课题研究与讲解＋期末闭卷考试。
综合评价成绩＝期末考试成绩50%＋平时作业成绩25% +小课题研究与展示25％
(注：此方式跟国外的考核方式还有一定的距离，国外更注重应用解题能力，midterm（期中）＋final（期末）只占较少的一部分。以后逐步调整)

此教学大纲结合国外研究生课程和国内研究生教育的要求而制订，包含的教学内容主要来源于哈佛大学研究生教材“Radiative Processes in Astrophysics”（主教材）和尤峻汉著《天体物理中的辐射机制》（辅助教材）。此外，在制定此大纲过程中，还参阅了加州大学伯克利分校、芝加哥大学、德克萨斯大学奥斯汀分校等学校研究生同名课程的教学内容。大纲中未列出的作业部分也选自主教材及上述各校的课后作业内容（Problem Sets）。详细的教学内容还参阅Frank. H. Shu著“The Physics of Astrophysics: Volume I. Radiation” (出版社：University Science Books)以及意大利高能天体物理专家Gabriele Ghisellini的讲义 “Radiative Processes in High Energy Astrophysics” .