Physics for Scientists and Engineers, Volume 3 (chapters 34 - 41) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:W. H. Freeman

作者:Paul A. Tipler

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:2007-08-16

价格:564.00 元

装帧:Paperback

isbn号码:9781429201346

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 科学
• 工程
• 大学物理
• 电磁学
• 光学
• 现代物理
• 热力学
• 量子力学
• 教材

《物理学：科学家与工程师指南（第三卷，章节 34-41）》 内容概述 本书是《物理学：科学家与工程师指南》系列的第三卷，聚焦于现代物理学和先进的热力学主题。它旨在为学习物理学的学生、研究人员以及工程师提供一套严谨而全面的知识体系，涵盖了从量子力学的基础概念到统计物理学的宏观表现，再到光学和现代物理学的前沿领域。本书以清晰的逻辑结构、丰富的例题和深入的解析，帮助读者建立扎实的物理学理论基础，并将其应用于实际问题。 核心章节内容详述 第三十四章：波动光学（Wave Optics） 本章将深入探讨光的波动性质，这是对前几卷中几何光学概念的重大扩展。我们将从干涉现象入手，详细解析杨氏双缝干涉、薄膜干涉等经典实验，理解相干性在产生稳定干涉条纹中的关键作用。接着，我们将转向衍射，分析单缝衍射、夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的原理，并探讨其在各种光学仪器中的应用，如望远镜和显微镜的分辨率极限。惠更斯原理将作为理解衍射现象的有力工具被引入。此外，本章还将讨论偏振现象，包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振的产生与检验，以及起偏器和检偏器的工作原理，并介绍其在液晶显示等技术中的重要应用。布拉格衍射将作为 X 射线与晶体相互作用的基础进行讲解。 第三十五章：相对论（Relativity） 本章将介绍爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。狭义相对论部分将着重于洛伦兹变换，解释其如何取代伽利略变换，以及由此产生的时空效应，如时间膨胀和长度收缩。我们将推导相对论性的动量和能量表达式，并讨论质能方程 $E=mc^2$ 的深刻含义及其在核物理中的应用。惯性系和非惯性系的概念将被区分，为理解广义相对论奠定基础。广义相对论部分将初步介绍引力场与时空弯曲的联系，通过等效原理来理解引力现象的几何本质，并简要提及引力红移和光线在引力场中的偏折等预测。 第三十六章：量子力学导论（Introduction to Quantum Mechanics） 本章将开启现代物理学的核心篇章——量子力学。我们将从量子概念的起源出发，回顾黑体辐射、光电效应和康普顿效应等实验，它们挑战了经典的波动和粒子二象性。普朗克常数 $h$ 将被引入，作为量子化的基本单位。波粒二象性将贯穿本章，德布罗意假说及其证据将被详细阐述。薛定谔方程将作为描述微观粒子运动状态的基本方程被介绍，尽管在入门阶段，我们将主要关注其概念和初步应用，而非复杂的数学求解。量子态、波函数以及概率解释的重要性将被强调。不确定性原理将揭示微观世界固有的随机性和测量限制。 第三十七章：原子物理（Atomic Physics） 在本章中，我们将运用量子力学的概念来理解原子的结构和性质。玻尔模型作为早期量子化模型的尝试将被回顾，尽管其局限性已被量子力学所超越，但它在解释氢原子光谱方面具有重要历史意义。本章将重点介绍氢原子中电子的能级、轨道和自旋角动量，以及量子数（主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数）的角色。电子壳层和亚层结构将得到解释，并引入泡利不相容原理，它规定了每个电子在原子中必须拥有独一无二的量子态。原子光谱的精细结构和超精细结构也将被提及，反映了更深层次的量子效应。 第三十八章：分子物理（Molecular Physics） 本章将从原子物理的概念延伸到分子领域，探讨原子如何结合形成分子，以及分子的结构、能量和光谱特性。分子键的形成，包括离子键、共价键和范德华力，将得到详细介绍。分子振动和转动能级将作为理解分子光谱（如红外光谱和微波光谱）的基础。本章还将涉及分子光谱的分析，以及如何利用光谱信息来推断分子的结构和化学性质。分子轨道理论将作为描述分子中电子分布和成键行为的更先进的框架进行介绍。 第三十九章：凝聚态物理基础（Introduction to Condensed Matter Physics） 本章将为理解固体和液体等凝聚态物质的性质奠定基础。晶体结构将作为固体中最普遍的结构形式进行分析，包括简单立方、体心立方和面心立方等晶格类型。布拉维晶格和晶带理论将用于描述晶体的周期性。晶格振动（声子）的概念将被引入，解释热容和热传导等宏观热学性质的微观起源。带隙理论将用于区分导体、半导体和绝缘体，并解释其电学性质的差异。磁性材料的基本分类（顺磁性、抗磁性、铁磁性）也将被初步介绍。 第四十章：核物理与粒子物理（Nuclear Physics and Particle Physics） 本章将深入探索原子核的结构和性质，以及构成物质的基本粒子。原子核的组成，即质子和中其中子，及其相互作用（核力）将得到探讨。核能的产生，包括裂变和聚变，将通过质能方程 $E=mc^2$ 得到解释。放射性衰变（α、β、γ衰变）及其动力学将得到阐述，并讨论放射性在科学和医学中的应用。本章还将简要介绍基本粒子，如夸克、轻子和传递力的玻色子，并概述标准模型的基本框架。 第四十一章：统计力学（Statistical Mechanics） 本章将连接微观粒子的行为与宏观物质的性质，介绍统计力学的基本原理。我们将从微观状态和宏观状态的概念出发，理解系统可能存在的状态空间。系综理论（微正则系综、正则系综、巨正则系综）将作为描述大量粒子集合的统计工具被引入。玻尔兹曼统计、费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计等分布函数将用于描述不同类型粒子（经典粒子、费米子、玻色子）的能量分布。熵的统计力学定义及其与热力学第二定律的关系将得到深入探讨。统计力学还将用于解释理想气体的性质、相变以及黑体辐射等现象。 本书特点 系统性与连贯性： 各章节内容层层递进，从基础理论到前沿应用，形成一个完整的物理学知识体系。 严谨的数学推导： 在提供概念理解的同时，注重必要的数学推导，帮助读者掌握物理定律的内在逻辑。 丰富的应用实例： 结合现代科学技术和工程实践中的具体案例，展示物理学理论的实际价值。 清晰的图示与表格： 大量使用图表辅助理解复杂的概念和数据，提高学习效率。 循序渐进的难度： 适合大学物理专业及相关工程领域的高年级本科生和研究生。 本书的编写旨在激发读者对物理学的好奇心，培养其分析和解决问题的能力，并为他们未来的科学研究和工程实践打下坚实的基础。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，立刻就给人一种严谨而专业的印象。我一开始被它吸引，主要是因为它涵盖的范围非常广，从基础的力学原理到更深层次的电磁学和光学知识，内容编排得很有条理。阅读体验上，作者的叙述方式非常平易近人，即便是像我这样初次接触某些复杂概念的读者，也能很快跟上节奏。他们善于用生活中常见的例子来解释抽象的物理定律，这大大降低了学习的门槛。比如讲解牛顿定律时，书中插图精美且标注清晰，让我能迅速抓住核心要点。不过，坦白说，有些章节的习题难度跨度有点大，有时候一道题需要结合好几章的知识点才能解出来，这对自学者来说是个不小的挑战，需要投入更多的时间去反复钻研。总体来说，对于那些希望系统性地建立起物理学知识体系的理工科学生来说，这本书无疑是一个极佳的入门或参考选择，它的深度和广度都达到了一个非常令人满意的平衡点，让你在学习的过程中始终保持着探索的动力。

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这本书的排版和印刷质量绝对是顶级的，这在厚重的理工科教材中并不多见。纸张的质感很好，文字和公式看起来非常清晰锐利，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中大量的图表和示意图，它们不仅仅是装饰，而是真正起到了辅助理解的关键作用。比如在分析波动现象时，那些三维的波形图，用不同的颜色区分了相位和振幅，使得原本抽象的数学描述变得直观可感。我特别喜欢作者在每个章节末尾设置的“概念回顾”和“深度思考”部分，这强迫读者停下来，不仅仅是记住公式，而是要去思考这些物理原理背后的深刻含义和适用条件。我记得有一次我在解一个关于能量守恒的题目时卡住了，正是回顾了“深度思考”部分关于系统边界选择的讨论，才豁然开朗。唯一的遗憾可能在于，某些前沿领域的拓展内容相对简略，如果能提供更多的参考资料链接或更深入的探讨，那就更完美了，但考虑到它作为基础教材的定位，这一点也可以理解。

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这本书的知识密度相当惊人，每一页都塞满了需要仔细咀嚼才能消化的信息。我花了很长时间才真正适应作者这种紧凑的叙事风格。它不像某些通俗读物那样用大量的篇幅去渲染气氛，而是直奔主题，公式和推导过程清晰、逻辑严密，几乎没有冗余的文字。这对于那些需要高效学习和精准掌握知识点的学生来说，简直是福音。但是，这也意味着如果你是第一次接触这些内容，可能会感到压力山大，仿佛被一股强大的知识洪流裹挟着向前。我个人发现，最好的学习方法是先带着问题去阅读，而不是从头到尾囫囵吞枣。当你带着对某个现象的疑问去寻找答案时，书中的解释就会显得格外有力。书中对实验现象的描述也做得非常到位，它不仅告诉你“是什么”，更深入地解释了“为什么会是这样”，这种探究精神是这本书最宝贵的财富之一，让人由衷地佩服作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。

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从一个长期在实验室和课堂间穿梭的读者的角度来看，这本书最大的价值在于其内容的“实用性”和“准确性”。它不像有些教材那样，把物理世界描绘得过于理想化和干净利落。相反，书中会坦诚地讨论真实实验环境下的误差来源和简化假设的局限性。这种对现实世界的关照，让学习过程变得更加接地气。我特别欣赏它在介绍量子现象或相对论概念时所采取的谨慎态度，作者没有急于给出最终的结论，而是通过历史背景的介绍和思想的演变过程，引导读者理解这些颠覆性理论产生的必然性。这种叙事方式极大地增强了学习的代入感和历史的厚重感。如果要找一个缺点，也许是它对图形化界面的支持相对较弱，如果能配合一些交互式的模拟软件或在线资源辅助学习，将会是锦上添花，但就纯文本和图像的纸质书而言，它已经做到了极致，是一部值得反复研读的经典之作。

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我必须得说，这本书的作者团队显然是教学经验非常丰富的专家。他们在处理一些经典物理难题时，展现出了一种超越教科书式的洞察力。他们不仅教授了标准解法，还经常会穿插一些“替代的解题思路”或者“常见误区警示”，这些小技巧简直是救命稻草，帮我避开了许多常人容易陷入的思维陷阱。例如，在处理静电场问题时，他们强调了对称性和高斯定律结合使用的技巧，并且通过一个复杂的非均匀电荷分布的例子，将这些理论完美地结合起来，读完后我感觉自己对场论的理解又上了一个台阶。当然，这本书的特点也是它可能令人望而却步的地方——对数学基础的要求较高。如果你高等数学和线性代数的基础不够扎实，那么在面对一些矢量分析和偏微分方程的推导时，可能会感到吃力。这本书更像是为已经有一定数学功底的学生量身定制的，它假定读者已经掌握了必要的数学工具，然后直接将物理思想灌输给你，效率是高，但门槛也相应提高了。

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