大学物理学基于相对论的电磁学

大学物理学基于相对论的电磁学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:张三慧
出品人:
页数:276
译者:
出版时间:2008-9
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787302167730
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
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具体描述

《大学物理学基于相对论的电磁学(第3版)》是张三慧编著的《大学物理学》第三版中册,内容为电磁学和光学。电磁学部分讲法和“经典”讲法不同,是按“帕塞尔体系”从场的概念和高斯定律出发,并利用狭义相对论阐明了电场、磁场、电磁感应等电磁学基本规律以及介电质的性质和物质的磁性,最后总结出麦克斯韦方程组并进而介绍了电磁波的基本性质。光学部分在讲了波动光学的光的干涉、衍射,偏振等规律之后,也讲了几何光学的基本知识。在《今日物理趣闻》栏目中介绍了一些现代物理前沿知识,如等离子体、超导电性、全息照相等。《大学物理学基于相对论的电磁学(第3版)》还特别注意联系实际,编写了大量有趣的来自实际生活、实用技术以及自然现象等各方面的例题和习题。

经典力学:从牛顿到拉格朗日与哈密顿 本书简介 本书旨在为物理学及相关工程领域的研究生和高年级本科生提供一套全面、深入的经典力学知识体系。我们摒弃了仅关注基础概念的传统教学模式,转而聚焦于经典力学的现代表述——变分原理、拉格朗日力学和哈密顿力学,并以此为基础,探讨其在复杂系统、保守场以及与量子力学连接中的应用。 第一部分:牛顿力学的回归与拓展 本卷首先回顾了伽利略相对性原理在经典框架下的应用,为后续理论的建立奠定基础。我们详细讨论了惯性系与非惯性系(包括旋转参考系)中的动力学问题,重点分析了科里奥利力与离心力在地球物理学和流体力学中的实际影响。不同于标准的入门教材,本书对牛顿第二定律在不同坐标系下的张量形式进行了严谨的推导,强调了坐标系选择对问题求解效率的决定性作用。 第二部分:变分原理与欧拉-拉格朗日方程 经典力学的核心在于其深刻的变分原理。本书花费大量篇幅阐述“作用量最小原理”,即哈密顿原理,并将其作为构建整个理论体系的基石。 2.1 泛函导数与变分法基础 我们从数学上严谨地引入泛函、泛函导数(泛函的变分)的概念,并推导出著名的欧拉-拉格朗日方程。不同于纯粹的数学推导,本书侧重于物理意义的阐释:为什么自然界倾向于选择使作用量取极值的路径? 2.2 约束系统的处理 对于含有约束的系统,如单摆、双摆(混沌系统的先驱)以及移动的刚体,我们引入了拉格朗日乘子法来处理完整约束和非完整约束。我们详细分析了平面内运动的平面刚体,给出了定常约束力与速度的瞬时关系,为理解后续的广义坐标系转换提供了工具。 2.3 守恒量与诺特定理的经典视角 在拉格朗日形式下,我们系统地探讨了守恒量的来源。本书将诺特定理以一种更加直观的方式引入,证明了系统的每一种连续对称性(如时间平移不变性、空间平移不变性、空间旋转不变性)都必然对应一个守恒量(能量、动量、角动量)。这部分内容不仅展示了数学的优美性,更揭示了物理定律的内在结构。 第三部分:拉格朗日力学:广义坐标的威力 拉格朗日力学是处理复杂多体系统的利器。本书强调广义坐标、虚功原理和广义动量(或共轭动量)的概念。 3.1 刚体的运动学与动力学 刚体运动被提升到核心地位。我们采用欧拉角(及其奇异性问题)描述刚体的空间定向,并推导出刚体运动的拉格朗日量。关键部分在于对刚体转动惯量张量的详细讨论,以及如何利用拉格朗日方程处理受驱动的陀螺仪和进动问题。 3.2 经典散射理论的再现 利用拉格朗日量,我们重新审视中心力问题,如行星轨道。通过引入极坐标下的拉格朗日函数,我们推导了开普勒定律,并探讨了受限的轨道稳定性——这为理解微扰理论打下了基础。 第四部分:哈密顿力学:相空间的几何与典范变换 哈密顿力学是连接经典与量子世界的桥梁,它将系统状态提升到相空间,并引入了泊松括号。 4.1 从拉格朗日到哈密顿 本书详细阐述了勒让德变换在物理学中的应用,将拉格朗日量 $L(q, dot{q}, t)$ 转化为哈密顿量 $H(q, p, t)$。我们强调了哈密顿量在保守系统下等同于总能量的物理意义。 4.2 哈密顿方程与泊松括号 系统的演化由一组一阶微分方程(哈密顿正则方程)描述。我们深入研究了泊松括号的代数结构,证明了它在相空间中描述物理量演化的核心作用。这部分为理解李括号和量子力学中的对易关系做了必要的铺垫。 4.3 典范变换与可积性 这是本书的重点和难点之一。我们探讨了保持哈密顿方程形式不变的坐标变换,即典范变换。通过求解生成函数,我们导出了寻找守恒量的另一种强大工具——可积性理论。本书应用汉密尔顿-雅可比(Hamilton-Jacobi, HJ)方程,展示了如何通过求解一个标量函数 $S(q, t)$ 来“积分”整个系统,从而完全解析地解决复杂系统的运动。 第五部分:经典力学的现代应用与拓展 5.1 微扰论在经典力学中的应用 对于无法解析求解的系统(如受微小周期性驱动的摆),本书提供了系统的微扰方法论,包括时间相关的微扰论在经典轨道修正中的应用。 5.2 刚体的正则摄动理论 我们讨论了在哈密顿框架下,如何处理陀螺仪的长期演化,包括使用平均化方法来消除快速振荡项对长期行为的影响。 5.3 经典场论的引言 最后,本书简要介绍了从点粒子力学过渡到连续介质(场)的思路。我们探讨了标量场和电磁场的拉格朗日密度形式,展示了连续系统同样可以被统一在变分原理的框架下,为后续的量子场论学习建立概念上的连续性。 本书的特点在于其严谨的数学处理、对变分原理的强调,以及对从牛顿到哈密顿框架演变的清晰逻辑链条的构建。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础,旨在培养读者运用高级分析工具解决物理问题的能力。

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读后感

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用户评价

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作为一个热爱探索科学边界的普通读者,《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,对我而言,是一次智识的奇妙旅行。我并非物理专业的学生,但一直以来,我对那些能够解释宇宙运行规律的宏大理论,充满了由衷的敬畏和好奇。当我第一次翻开这本书时,就被其标题所吸引——“基于相对论的电磁学”,这听起来就充满了挑战性和前沿性。让我意外的是,这本书并没有一开始就抛出令人生畏的公式,而是从一些基础的电磁学概念讲起,比如电荷的相互作用、电场和磁场的产生等等。然后,它极其自然地将这些概念与狭义相对论的原理联系起来。我尤其印象深刻的是关于“电磁场变换”的章节。作者通过生动的图示和详实的推导,向我展示了在不同的惯性参考系下,电场和磁场是如何相互转化的。这种“视角的切换”让我茅塞顿开,理解到它们并非独立的实体,而是同一物理实在的不同侧面。书中的解释风格很独特,它并没有一味地堆砌公式,而是注重阐述每一个公式背后的物理含义,以及它如何服务于整个理论体系的构建。对我这样的非专业读者来说,这种“讲解式”的写作风格,比那些纯粹的公式推导要友好得多。它让我逐渐建立起一种对电磁学和相对论的直观感受,而不仅仅是死记硬背。当然,这本书依然具有相当的挑战性,很多地方需要反复思考和琢磨。但每一次的“豁然开朗”,都让我感受到知识带来的巨大喜悦。这本书,让我明白,物理学并非遥不可及,而是蕴含在我们周围的世界之中,等待着我们去发现和理解。

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我在科研领域的研究方向,需要对电磁学有深入的理解,而《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,则是我近期研究中非常重要的参考资料。作为一本高度专业化的教材,它在内容深度和广度上都达到了相当高的水平。我尤其欣赏书中对麦克斯韦方程组的阐述。作者并非仅仅将这四个方程作为终点,而是深入挖掘了它们在相对论框架下的深刻含义。通过对张量分析的应用,书中清晰地展示了麦克斯韦方程组如何自然地融入四维时空,以及电场和磁场如何被统一在一个不变的电磁张量之下。这种处理方式,对于理解电磁波的本质以及其在高速运动中的行为至关重要。书中关于“相对论性电动力学”的讨论,更是为我提供了新的研究思路。例如,书中对各种电磁场的洛伦兹变换的详细推导,让我能够准确地预测在不同参考系下电磁场的行为,这对于设计和分析高速粒子加速器、电磁成像设备等都具有实际意义。我注意到书中在讲解过程中,经常引用一些经典的实验和现象,并通过相对论的理论对其进行解释,这不仅增加了教材的说服力,也使得抽象的理论更加生动。当然,作为一本面向高年级本科生和研究生的教材,本书的难度是显而易见的。它要求读者具备扎实的经典电磁学和狭义相对论基础,并且熟练掌握一定的数学工具,如矢量分析、张量分析等。然而,对于真正希望深入掌握这一领域的读者来说,这本书的价值是无法估量的。它不仅是一本教材,更是一部关于现代电磁学思想的深刻论述。

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一直以来,我对物理学的热情都未曾减退,尤其是在学习了《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书之后,这种热情更是被推向了新的高度。这本书为我打开了一扇通往更深层次理解电磁学世界的大门。我并非物理专业的学生,但这本书的写作风格和内容组织,让我能够循序渐进地掌握那些原本看来非常复杂的概念。从一开始对电荷、电场、磁场的直观认识,到后来引入洛伦兹力、法拉第感应定律,再到最终将它们与狭义相对论的奇妙结合,整个过程都充满了逻辑的严谨和思想的深度。我尤其喜欢书中关于“电磁相互作用的相对论性”的讲解。我一直认为电场和磁场是两种独立的力量,但通过这本书,我才真正理解到,它们其实是同一枚硬币的两面,在不同的惯性参考系下,它们会表现出不同的形态。这种“视角的切换”让我对物理世界的理解提升了一个维度。书中的插图也帮了我大忙,它们不仅美观,而且恰到好处地帮助我理解那些抽象的公式和概念。例如,描述电荷在磁场中运动时,书中展示的粒子轨迹图就比我脑海中模糊的想象要清晰得多。当然,这本书也并非轻松易读的读物,它要求读者投入大量的时间和精力去思考和演算。我经常会在某个公式前停下来,对着书本发呆,试图理清每一项的含义和它们之间的关系。但每一次的“顿悟”,都带给我巨大的成就感。这本书让我体会到了物理学的魅力,也让我对“大学物理”这个词有了更深刻的理解,它不再是枯燥的公式堆砌,而是一种探索未知、理解宇宙规律的强大工具。

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我是一名对理论物理学充满热情的学生,一直在寻找一本能够深入剖析电磁学与相对论交织之处的教材。《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,无疑给了我巨大的惊喜。从拿到书的那一刻起,我就被它严谨的逻辑和深邃的思想所吸引。我一直认为,真正的物理学是能够解释宇宙万物运行规律的钥匙,而电磁学和相对论,无疑是其中最核心的组成部分。这本书非常巧妙地将这两个领域融合在一起,从最基础的电磁现象出发,层层递进,直到揭示出它们在相对论框架下的统一性。我尤其赞赏书中关于“电磁张量”的讲解。这个概念听起来非常抽象,但作者通过严谨的数学推导和直观的物理图像,将它清晰地展现出来,让我深刻理解了电场和磁场在四维时空中是不可分割的整体。这种“时空几何化”的观点,彻底颠覆了我之前对电磁学的认知。书中的许多例子都极具启发性,比如,书中通过分析高速运动的电荷所产生的电磁场,清晰地展示了洛伦兹变换如何作用于电磁势,从而揭示了电磁场的相对论本质。这种理论与实际的结合,让我觉得物理学不再是冰冷的公式,而是充满生命力和解释力的工具。此外,书中还探讨了电磁学与量子力学的早期联系,这对于我理解现代物理学的全貌具有非常重要的意义。虽然这本书的难度不低,需要扎实的数学基础和物理功底,但我坚信,对于每一个渴望深入理解电磁学与相对论精髓的读者来说,这本书都是一本不可多得的经典之作。

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作为一名在物理学领域深耕多年的研究者,《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,在我看来,是一部集理论严谨性、内容前沿性和教学有效性于一体的优秀著作。我对书中关于“电磁学与相对论的统一”的论述尤为赞赏。作者通过对洛伦兹变换的深入剖析,清晰地揭示了电场和磁场在不同惯性参考系下的相互转换,从而消除了经典电磁学在高速运动情况下的局限性。这种统一性的视角,对于理解诸如带电粒子在高能粒子加速器中的行为、天体物理现象中的强电磁场等问题至关重要。我注意到书中对麦克斯韦方程组的推导和解释,不仅仅停留在形式层面,而是深入探究了其内在的物理含义,以及它们如何与时空几何融为一体。特别是通过引入电磁张量,作者将四个独立的方程整合成一个简洁而强大的数学形式,这充分展现了相对论在统一物理规律方面的巨大威力。此外,书中还探讨了电磁辐射的相对论性效应,如多普勒效应、切连科夫辐射等,这些内容对于理解天文学观测和高能物理实验具有重要的参考价值。虽然本书的数学要求较高,需要读者具备扎实的微积分、矢量分析以及基本的张量分析能力,但其严谨的逻辑和深刻的洞察力,足以让每一个认真的读者受益匪浅。这本书不仅仅是一本教材,更是一部关于现代物理学核心思想的精彩演绎,它激励着我去更深入地思考电磁学在更广阔的物理图景中的地位。

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我是一位已经工作多年的工程师,出于职业发展的需要,我决定重拾大学物理的知识,特别是电磁学部分。《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,是我在众多选择中最终敲定的。坦白说,初次接触“相对论电磁学”这个概念,我有些忐忑,毕竟我的大学时光已经过去很久,记忆中的物理知识所剩无几。这本书的出版,仿佛为我打开了一扇新的窗户。它并没有直接跳入高深的理论,而是从经典的电磁学基础知识入手,一步步引导读者建立起完整的概念体系。书中的公式推导详细而严谨,让我这种习惯了工程实践的人,也能清晰地追踪到每一个步骤的逻辑。我特别欣赏作者在讲解麦克斯韦方程组时所采取的方法。不仅仅是列出那四个著名的方程,而是深入剖析了每个方程所代表的物理意义,以及它们如何统一了电、磁、光等现象。特别是当方程与相对论联系起来时,那种对物理世界更深层次的理解油然而生。书中关于“电磁波的产生与传播”的章节,用一种全新的视角进行了阐述,让我意识到,我们习以为常的光,原来也是电磁场的一种波动形式,而且其速度是宇宙中的极限速度。这对于我理解信号传播、电磁兼容等实际工程问题,提供了理论上的强大支撑。此外,书中还穿插了一些历史背景的介绍,例如法拉第、麦克斯韦等科学家的贡献,这使得枯燥的理论学习过程变得更加生动有趣,也让我对物理学的发展历程有了更直观的认识。虽然作为一本教材,它依然需要读者付出大量的努力去学习,但我认为,对于希望深入理解电磁学原理,尤其是将其与相对论相结合的读者来说,这本书绝对是值得投资的。它不仅巩固了基础,更带来了前沿的物理思想。

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一本物理教材,尤其是涉及到“相对论”和“电磁学”这样硬核的领域,我一开始就抱着一种既期待又畏惧的心情翻开了《大学物理学:基于相对论的电磁学》。我并非物理专业的学生,当初选择它更多是出于一种好奇,想看看那些耳熟能详的电磁现象,在相对论的框架下会展现出怎样的全新面貌。翻开书页,我被那些密密麻麻的公式和严谨的推导所包围,不得不承认,我的物理基础确实有些薄弱,很多概念需要反复咀嚼才能勉强理解。但奇妙的是,这本书并没有让我感到完全的绝望。作者似乎是一位非常有经验的教育者,他并非一股脑地将知识倾倒给我,而是通过循序渐进的方式,将复杂的概念一层层剥开。从一开始对电荷、电场、磁场的直观认识,到后来引入洛伦兹力、麦克斯韦方程组,再到最终与狭义相对论的巧妙结合,整个过程都充满了逻辑的严谨和思想的深度。我尤其喜欢书中关于“电磁场在不同惯性参考系下的变换”的章节。我一直以为电场和磁场是两个独立的概念,但通过相对论的视角,我才真正理解到,它们其实是同一枚硬币的两面,只不过在不同的观察者眼中,它们的表现形式会发生变化。这种“视角的切换”带来的启发,让我对物理世界的理解提升了一个高度。书中的插图也帮了我大忙,虽然不多,但都恰到好处,能够帮助我形象地理解抽象的公式。比如,描述电荷运动产生的磁场时,书中展示的矢量图就比我脑海中模糊的想象要清晰得多。当然,这本书也并非轻松易读的读物,它要求读者投入大量的时间和精力去思考和演算。我经常会在某个公式前停下来,对着书本发呆,试图理清每一项的含义和它们之间的关系。但每一次的“顿悟”,都带给我巨大的成就感。这本书让我体会到了物理学的魅力,也让我对“大学物理”这个词有了更深刻的理解,它不再是枯燥的公式堆砌,而是一种探索未知、理解宇宙规律的强大工具。

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一直以来,我对科学的探索都带着一种近乎孩童般的好奇心,而《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,则像是一个精心设计的宝藏地图,指引着我深入物理世界的腹地。我并非科班出身,对物理的理解更多停留在科普读物的层面,因此,当我翻开这本厚重的著作时,内心是既兴奋又忐忑的。让我惊喜的是,这本书并没有像我担心的那样,一开始就将我淹没在晦涩难懂的公式海洋中。相反,它以一种非常平缓的节奏,从基础的电荷概念、电场、磁场讲起,然后逐渐引入更复杂的定律和理论。我特别欣赏书中在介绍麦克斯韦方程组时所采用的讲解方式。它不仅仅是罗列那几个著名的方程,而是试图让读者理解每个方程背后所蕴含的物理意义,以及它们如何巧妙地将电、磁、光等看似独立的现象统一起来。当这些方程与狭义相对论联系起来时,我才真正体会到,原来电磁学并非静止不变的理论,而是与我们所处的时空紧密相关的动态系统。书中关于“电磁场的相对论性”的章节,尤其让我着迷。我一直以为电场和磁场是截然不同的概念,但作者通过详细的推导和形象的解释,让我明白了它们在不同惯性参考系下的相互转化,这是一种多么令人惊叹的洞察!这种视角的转变,不仅加深了我对电磁学的理解,也让我对物理学研究的严谨性和创造性有了更深的敬意。虽然阅读此书需要投入大量的时间和精力,但我相信,任何一个对物理世界怀有真正好奇心的人,都会在这本书中找到属于自己的宝藏。

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作为一个对宇宙奥秘充满好奇心的爱好者,我常常被那些宏大而深邃的物理理论所吸引。《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,恰好满足了我这种求知欲。虽然我不是物理专业的学生,但书中以一种系统性的方式,将电磁学和相对论这两个听起来高高在上的理论联系在一起,让我眼前一亮。我尤其被书中关于“电磁相互作用的相对论性”的探讨所吸引。我一直以为电和磁是两种不同的力,但这本书告诉我,在高速运动的物体看来,电场和磁场是可以相互转化的。这种颠覆性的认知,让我对我们所处的世界有了全新的理解。书中的概念解释清晰易懂,尽管涉及大量的数学公式,但作者似乎总能找到恰当的比喻和图示,来帮助我这个非专业人士理解那些抽象的概念。例如,在讲解“洛伦兹变换”时,书中用生动的例子说明了时间和空间的相对性,以及它们如何影响着电磁场的表现。我发现,随着对书本内容的深入,我不再仅仅是被动地接受知识,而是开始主动地去思考,去尝试将书中的理论与我日常生活中观察到的现象联系起来。比如,在看闪电的时候,我会不自觉地联想到电磁波的产生;在思考GPS定位时,我会想到相对论的时空效应。这本书,不仅仅是一本教材,更像是一把钥匙,为我打开了通往更广阔科学世界的大门。它让我认识到,物理学并非只存在于实验室和理论研究中,而是贯穿于我们生活的方方面面,并且,当我们将不同领域的知识巧妙地结合起来时,往往能发现令人惊叹的奥秘。

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我想写一本关于物理学的书,但又不想让它显得过于严肃和枯燥,于是我一直都在寻找能够激发我创作灵感的书籍。《大学物理学:基于相对论的电磁学》这本书,以其独特的视角和深入的讲解,给了我极大的启发。我并非物理学专业人士,但读这本书的时候,我仿佛置身于一个充满智慧的殿堂,被那些伟大的物理思想所包围。我尤其喜欢作者将电磁学和相对论巧妙地结合起来的方式。我一直以为电场和磁场是各自独立的概念,但在这本书里,我看到了它们在高速运动下的相互转化,这种“动态的联系”让我惊叹于物理世界的奇妙。书中的讲解方式非常生动,作者并没有一味地堆砌公式,而是通过形象的比喻和清晰的逻辑,让我这个物理“小白”也能逐渐理解那些复杂的概念。例如,在解释“洛伦兹变换”时,作者用了一个非常有趣的类比,让我瞬间明白了时间和空间的相对性是如何影响着我们对物理现象的观察。这种“润物细无声”的教学方式,让我感受到了学习物理的乐趣,而不是压力。我发现,这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养一种科学思维方式。它鼓励我去质疑、去探索、去用一种全新的视角去看待世界。虽然我还没有完全读完这本书,但我已经迫不及待地想把其中的一些思考方式和讲解技巧运用到我自己的写作中。这本书,对我来说,不仅仅是一本教材,更是一次启发,一次关于如何用更生动、更深刻的方式来展现科学魅力的探索。

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从磁力是电力的相对论效应角度来讲

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