计算物理学导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:庞涛

出品人:

页数:385

译者:

出版时间:2011-6

价格:69.00元

装帧:

isbn号码:9787510035203

丛书系列:

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• 计算力学5
• 物理
• 计算物理
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• 高等教育
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• 程序实现

书籍简介： 《结构与功能：材料科学基础》 内容概述： 本书深入探讨了材料科学的核心原理，旨在为读者构建一个全面而系统的知识框架。我们将从原子和电子层面的微观结构出发，逐步扩展到宏观材料的性能表现与工程应用。全书结构严谨，逻辑清晰，内容覆盖了从晶体结构、缺陷理论到相变、力学、电学、磁学和热学性能的各个关键领域。 第一部分：材料的微观世界 本部分聚焦于材料的本质——结构。我们将首先回顾周期性固体（晶体）的几何排列，详细介绍布拉维格子、晶胞、晶面指数（密勒指数）以及各种晶体结构的拓扑特征，例如面心立方（FCC）、体心立方（Cubic-Body Centered, BCC）和密排六方（Hexagonal Close-Packed, HCP）结构。重点讨论如何利用X射线衍射（XRD）技术对这些结构进行精确表征。 随后，我们将深入探讨晶体中的“不完美”——晶体缺陷。这些缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷）是决定材料宏观性能的根本因素。我们会详细分析空位、间隙原子、位错（如刃型位错和螺型位错）的形成机制、运动学及其对材料塑性和强度的影响。理解缺陷的性质，是控制材料行为的关键所在。 第二部分：材料的热力学与动力学 材料的演化和稳定性由热力学定律支配。本部分将运用统计热力学和相图理论来预测材料在不同温度、压力和成分下的平衡状态。相图的解读是材料选择和加工的基础，我们将详细解析单组元、二元和简单三元相图，特别是共晶、共析和固溶体形成过程中的相变行为。 紧接着，我们将讨论相变的动力学过程。材料从一个状态转变为另一个状态所需的时间和路径至关重要。我们会研究成核（Nucleation）和长大（Growth）的机制，以及扩散（Diffusion）在材料内部物质迁移中的核心作用。非平衡相变，如贝氏体转变和马氏体转变，因其在钢铁材料中的重要性将被单独深入讨论。 第三部分：材料的宏观性能与工程应用 在理解了微观结构和热力学基础后，本书的第三部分将目光投向材料的实际性能。 力学性能： 详细阐述应力（Stress）和应变（Strain）的概念，弹性与塑性变形的本构关系。重点分析拉伸、压缩、弯曲和扭转等基本测试。对于金属、陶瓷和聚合物，我们将分别讨论其独特的断裂机制，包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳（Fatigue）和蠕变（Creep）现象，并介绍断裂韧性（Fracture Toughness）这一关键设计参数。 电学与磁学性能： 探讨电子在固体中的能带结构，这是区分导体、半导体和绝缘体的根本物理图像。对于半导体，我们将剖析掺杂过程及其对载流子浓度和迁移率的影响。在磁学方面，本书将介绍铁磁性、反铁磁性与抗磁性的微观起源，并讨论磁畴结构和磁滞回线的工程意义。 热学与光学性能： 分析材料的热容、热导率的微观机制（声子和电子的贡献），以及材料对电磁辐射的吸收、透射和反射特性，为热管理和光电器件的设计提供理论支撑。 第四部分：材料的加工与表征 材料性能的实现离不开精密的加工和准确的表征。本部分将简要介绍主要的材料加工技术，包括铸造、塑性加工（轧制、锻造）以及粉末冶金法。同时，我们将回顾先进的材料表征手段，例如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）在成像和成分分析中的应用，以及光谱分析技术（如EDS, EELS）在识别化学态和局部结构信息中的强大能力。 本书特色： 本书的叙述风格注重物理图像的建立与数学模型的结合。每一章节都配有大量的工程实例和习题，以巩固理论学习并激发解决实际问题的能力。我们致力于将抽象的物理概念转化为可量化、可预测的工程参数，是材料科学、机械工程、化学工程以及物理学专业本科生和研究生的理想教材。通过学习本书，读者将能够深入理解“结构决定性能”的材料科学核心理念，并具备设计、选择和改进新材料的坚实基础。

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这本书给我最直观的感受就是“实践出真知”。它不仅仅是让我们去理解理论，更是鼓励我们去动手实践，去用代码模拟出我们所学的物理现象。我喜欢书中那种循序渐进的讲解方式，从最简单的物理模型开始，逐步引入复杂的算法和技术。我特别喜欢其中关于如何构建物理仿真环境的章节，它让我明白了，一个成功的物理模拟不仅仅是写出几行代码，更需要对物理过程有深刻的理解，并且能够将其转化为计算机能够理解的语言。我曾经尝试着去复现书中一些简单的例子，虽然过程中遇到了一些小困难，但最终看到自己写的代码能够模拟出预期的物理现象时，那种成就感是难以言喻的。这本书也让我意识到，计算物理学不仅仅是物理学家的事情，任何对物理现象感兴趣的人，都可以通过学习计算物理学来加深自己的理解。我希望未来能够看到书中提供更多关于如何进行更复杂的模拟，例如耦合模拟，或者如何利用并行计算来加速模拟过程。这本书无疑为我打开了一个全新的视野，让我能够以一种更主动、更具探索性的方式去学习物理学。

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读完这本书，我的脑海里仍然回荡着那些关于算法和模型的思绪。它不仅仅是关于物理知识的堆砌，更是一次关于如何“思考”物理问题的全新体验。作者巧妙地将数学语言和计算机编程的逻辑融合在一起，让我深刻体会到，物理学不再是枯燥的公式和理论，而是可以通过编程一步步实现的生动过程。我尤其喜欢书中对一些经典物理问题的计算方法分析，比如如何用数值方法求解薛定谔方程，或者如何用蒙特卡洛方法模拟粒子系统的演化。这些分析不仅仅是技术层面的讲解，更蕴含着作者对物理学深刻的理解和独到的见解。我常常会被书中出现的代码片段所吸引，尽管我不是一个专业的程序员，但我能够感受到其中蕴含的逻辑和力量。我会在阅读物理概念的同时，尝试去理解代码的含义，想象着这些代码在计算机里运行时会产生怎样的结果。这种将理论付诸实践的过程，让我觉得物理学变得更加触手可及，更加真实。这本书也让我开始思考，未来的物理学研究将会有多大程度上依赖于计算能力。我坚信，掌握了计算物理学的方法，就等于掌握了一种全新的研究工具，能够帮助我们解决更多复杂的问题。

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这本书的价值在于它提供了一种跨学科的视角，将物理学、数学和计算机科学巧妙地融合在一起。我印象最深刻的是书中关于如何将抽象的物理概念转化为可执行的计算步骤的讲解。作者用非常清晰易懂的语言，将复杂的数学公式分解成一系列可操作的指令，让我能够理解计算机是如何一步步地“思考”和“解决”物理问题的。我尤其欣赏书中对一些重要数值方法的讲解，例如龙格-库塔法求解常微分方程，或者拉普拉斯方程的有限差分法求解。这些方法不仅在物理学中有广泛的应用，在其他科学领域也同样重要。我希望这本书能够进一步探讨如何选择合适的数值方法来解决特定的物理问题，并且能够提供一些关于如何评估不同方法的优劣的指导。我还希望看到书中能够介绍一些更高级的计算技术，例如机器学习在物理学中的应用，或者高性能计算在解决大规模物理问题中的作用。这本书为我提供了一个坚实的计算物理学基础，让我能够更有信心地去探索更广阔的科学领域。

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这本书的封面设计就足够吸引眼球了，那种深邃的蓝色搭配上闪烁的星辰，隐约透露出一种宇宙般的神秘感。我一开始被它深深吸引，就好像被一股无形的力量拉进了未知的领域。我一直对物理学的宏观世界和微观世界都充满了好奇，尤其是那些我们肉眼看不见，但却支配着整个宇宙运行规律的方程和理论。这本书的标题“计算物理学导论”立刻点燃了我探索的欲望，我猜想它应该会深入浅出地讲解如何利用计算机强大的计算能力去模拟和理解那些复杂的物理现象。我期待着能够看到书中是如何将抽象的物理概念转化为可执行的代码，又是如何通过一次次的模拟实验来验证理论的正确性。我希望这本书能够提供一些具体的案例，比如模拟行星的运动轨迹，或者量子粒子的行为，让我能够亲眼“看到”这些物理过程的演变。同时，我也希望作者能够介绍一些常用的计算方法和工具，例如数值积分、蒙特卡洛模拟等等，让我能够对“计算物理学”这个领域有一个初步的认识。我非常好奇，这本书是否会涉及到一些前沿的计算物理学研究方向，例如天体物理学中的数值模拟，或者凝聚态物理中的量子计算应用。总而言之，我对于这本书抱有极大的期望，希望它能为我打开一扇通往计算物理学世界的大门，让我能够在这个领域有所收获。

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翻开这本书，我首先感受到的是一种严谨的学术氛围，但同时又没有失去作为一本“导论”应有的亲和力。作者在讲解物理概念时，总是能够引用恰当的例子，并且清晰地阐述其背后的数学原理。我特别欣赏书中对于一些基本物理概念的重新审视，例如牛顿力学中的一些经典问题，在用计算方法来分析时，会呈现出一些新的视角和理解。例如，书中关于多体系统模拟的讲解，让我意识到即使是看似简单的力学问题，在加入更多变量后，其复杂性也会呈指数级增长，而计算方法恰恰能够应对这种挑战。我也对书中提到的数值稳定性问题和误差分析留下了深刻的印象，这些都是在进行任何科学计算时都必须考虑的重要因素。作者并没有回避这些细节，而是将其作为重点讲解，这对于初学者来说非常有帮助，能够帮助我们建立起正确的科学计算观念。我希望这本书能够更深入地探讨一些高级的数值算法，例如有限元方法或者谱方法，并且能够提供一些实际的应用案例，例如在流体力学或者固体力学中的应用。总的来说，这本书为我提供了一个扎实的计算物理学基础，让我对接下来的学习充满了信心。

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