普通物理实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:华东师范大学出版社

作者:

出品人:

页数:161

译者:

出版时间:1997-03

价格:5.60

装帧:平装

isbn号码:9787561716632

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《微观粒子世界探索与量子现象解析》 图书简介 本书旨在为对微观物理领域抱有浓厚兴趣的学习者和研究人员提供一份深入且前沿的理论与实验指导。我们聚焦于原子、分子、原子核以及基本粒子等微观尺度的物理现象，深入剖析支配这些尺度的量子力学原理，并结合现代实验技术，展现出物质在微观层面令人惊叹的复杂性和规律性。本书内容结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与可理解性之间找到最佳平衡点。 第一部分：量子力学基础与波粒二象性 本部分是理解整个微观世界的基石。我们将从经典物理学在微观尺度遭遇的困境（如黑体辐射、光电效应和原子光谱）出发，引出量子化的概念。 第一章 普朗克常数与能量量子化： 详细阐述黑体辐射的经典理论缺陷（瑞利-金斯定律的紫外灾难），并系统介绍普朗克基于量子假设对辐射定律的成功解释。本章将深入探讨能量量子化在光与物质相互作用中的体现。 第二章 光的波粒二象性： 在回顾光的波动性（衍射、干涉）后，着重讲解光子概念及其在光电效应中的应用。通过对光电效应实验数据的精细分析，阐明爱因斯坦的光量子假说如何成功解释了光对物质表面的作用机制，并探讨康普顿散射实验如何进一步确立了光的粒子性。 第三章 物质的波动性与德布罗意波： 介绍德布罗意对物质波的设想，推导德布罗意波长与粒子动量的关系。随后，我们将深入探讨电子衍射实验（如戴维孙-革末实验），以无可辩驳的实验证据展示了电子等粒子也具有波动性，从而确立了微观世界的核心特征——波粒二象性。 第四章 波函数与薛定谔方程： 引入波函数的物理意义（概率幅），重点解析时域和空间形式的薛定谔方程。我们将详细讨论波函数的归一化、定态薛定谔方程的求解方法，并探讨波函数在空间演化中的概率解释。 第五章 不确定性原理与对易关系： 深入探讨海森堡不确定性原理的数学形式与物理含义，着重分析位置-动量对、能量-时间对的不确定性关系。本章还将介绍算符的概念以及在量子力学中，对易关系如何决定了物理量是否可以同时被精确测量的根本限制。 第二部分：原子结构与能级理论 本部分将量子力学原理应用于描述单个原子和多电子原子系统，解释了元素周期表的结构和光谱线的起源。 第六章 玻尔模型与氢原子光谱的成功： 回顾玻尔对氢原子能级的初步量化，分析其成功解释谱线的同时，也指出其局限性（如无法解释塞曼效应）。 第七章 径向方程与角动量量子化： 在求解三维定态薛定谔方程的过程中，分离变量法至关重要。本章详细推导了角向和径向的薛定谔方程，引出主量子数 ($n$)、角量子数 ($l$) 和磁量子数 ($m_l$) 的物理意义，并阐述了轨道角动量和磁矩的量子化。 第八章 自旋角动量与泡利不相容原理： 引入电子的内禀角动量——自旋 ($s$) 和磁自旋量子数 ($m_s$)。重点讲解斯特恩-盖拉赫实验对电子自旋的实验验证。随后，深入阐述泡利不相容原理在多电子原子结构形成中的决定性作用，解释了原子外层电子排布规律，进而导出了元素周期表的结构。 第九章 光谱项与选择定则： 讨论原子光谱线的形成，引入LS耦合理论，解释了总轨道角动量 ($L$) 和总自旋角动量 ($S$) 的量子化。详细推导了跃迁的电偶极辐射选择定则 ($Delta J$, $Delta L$, $Delta S$ 等)，并解释了塞曼效应和斯塔克效应的微观机理。 第三部分：分子与固体中的量子现象 本部分将研究粒子系统从孤立原子扩展到分子和晶体结构时，量子力学如何解释化学键的本质以及物质宏观性质的起源。 第十章 分子键的量子力学描述： 从双原子分子出发，引入分子轨道理论和价键理论的基本概念。分析氢分子离子 ($H_2^+$) 的能量随核间距的变化，解释了共价键和离子键的量子力学起源。讨论振动能级和转动能级对分子光谱的影响。 第十一章 晶体结构与能带理论： 在周期性势场中，大量原子聚集形成晶体。本章应用布洛赫定理，阐述电子在周期性晶格中的行为，推导出晶体能带结构的概念。详细区分导体、半导体和绝缘体在能带结构上的差异。 第十二章 固体电子的输运现象： 基于能带理论，分析费米能级、电子有效质量的概念。深入探讨半导体的本征和掺杂特性，分析载流子的输运机制（漂移和扩散），并介绍重要的半导体器件（如PN结）的工作原理。 第四部分：原子核与基本粒子物理导论 本部分将视线投向更深层次的结构——原子核及其内部的相互作用。 第十三章 原子核结构与核力： 探讨原子核的基本性质（核力、结合能、半衰期）。简要介绍液滴模型和壳层模型，解释核稳定性的规律。 第十四章 核反应与放射性衰变： 详细分类和分析 $alpha, eta, gamma$ 衰变的物理过程、伴随的能量释放和角动量守恒。介绍核裂变和核聚变的原理及能量释放机制，并探讨其在能源和国防领域中的应用背景。 第十五章 粒子物理学的标准模型概览： 介绍基本粒子（夸克、轻子）的分类和基本作用力（强力、弱力、电磁力、引力）的媒介子。简要介绍夸克模型对强子分类的解释，并概述希格斯机制对基本粒子质量起源的贡献。 结语 本书旨在提供一个坚实的理论框架，帮助读者理解微观世界的奇异规则，并为进一步探索凝聚态物理、核物理、粒子物理等前沿领域打下坚实基础。内容上侧重于原理的推导、概念的深入解析以及与现代实验的联系，而非单纯的实验操作规程。

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这本书在处理理论与实践的结合上，展现出了极高的水准。很多实验指导书，要么理论讲得太深，学生还没理解透彻就开始操作，导致稀里糊涂；要么就是操作步骤写得太简略，学生连仪器都不知道怎么开机。而这本书巧妙地找到了一个平衡点。在每一组实验的开头，都会有一个精炼的“理论回顾”模块，用最简洁的数学语言重申核心原理，避免了过度冗长。紧接着，就是针对性极强的“工具箱”部分，详细介绍了本次实验中用到的所有关键设备的操作细节，甚至包括了如何排除常见的小故障。我个人特别喜欢它在“结果讨论”部分给出的建议，它没有直接给出标准答案，而是引导读者去思考：“如果你的结果偏离了理论值10%，你最有可能在哪里犯了错误？是测量精度不够，还是环境温度对材料形变产生了影响？”这种开放式的提问方式，极大地锻炼了读者的批判性分析能力和解决问题的能力，是真正培养未来科研人才的必备素养。

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从装帧和用材来看，这本书的制作成本显然不低，纸张厚实，印刷清晰，即使在潮湿的实验室环境中也能保持较好的耐用性。但更让我惊喜的是，它在对“不确定性”的讨论上所下的功夫。这部分内容常常被其他指导书草草带过，但在这本书里，它被视为实验成功的核心。作者用了专门的章节来讲解如何构建一个清晰的“不确定性预算表”，要求学生将所有可能的误差源——从秒表的反应时间到读取数据的四舍五入——都量化并纳入最终结果的误差范围之中。这种追求“诚实报告”的科学精神，比追求一个漂亮的“零误差”结果要重要得多。它教会读者，真正的科学，是承认和量化自身的局限性，而不是掩盖它们。这种严谨、近乎偏执的求真精神，才是这本书给予我们最宝贵的精神财富，它让每一个翻阅者都能感受到，我们正在进行一场严肃而光荣的科学探索。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，简洁中透露着一丝严谨，那种深沉的蓝色调仿佛一下子就把人拉回了大学时代的实验室，空气中弥漫着酒精和金属特有的气味。我特意翻阅了其中的一些章节，比如关于电磁感应和光学衍射的部分。作者在阐述这些经典物理概念时，没有采用那种晦涩难懂的教科书式语言，而是用了一种非常生活化，却又精确的笔触。举个例子，在讲解法拉第定律时，他没有直接抛出那个复杂的数学公式，而是先从一个日常生活中我们习以为常的现象——比如自行车发电机的工作原理——入手，层层递进，让人在不知不觉中就领悟了背后的物理逻辑。尤其是关于误差分析的那一节，写得尤为精彩，作者强调的不仅仅是计算结果的准确性，更重要的是对实验过程中系统误差和随机误差的深刻理解和批判性思维的培养，这对于一个初涉实验科学的学生来说，无疑是醍醐灌顶的宝贵经验。这本书的排版也做得十分考究，图表的质量极高，线条清晰，标注明确，即便是复杂的电路图或光学路径图，也能让人一目了然，这极大地降低了阅读和理解的门槛，使得学习过程充满了乐趣和发现的惊喜。

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说实话，这本书的文字风格非常具有个人色彩，它不像是官方发布的标准操作手册，反而更像是某个资深教授在深夜咖啡馆里与学生们分享他的“独门秘籍”。语气中带着一种老派的英式幽默和对科学真理的敬畏感，读起来非常舒服，完全没有传统教材那种冷冰冰的疏离感。我注意到，在描述某些经典实验的搭建过程时，作者会穿插一些关于该实验历史背景的小故事，比如伽利略在比萨斜塔下观察落体运动的那个经典场景，这些历史的碎片不仅让枯燥的实验步骤有了生动的注脚，也激发了我们对科学史的好奇心，让我们明白我们所做的每一个测量，都是站在巨人的肩膀上。更重要的是，书中关于安全规范的描述，不是那种简单粗暴的“禁止”或“警告”，而是深入剖析了不遵守规范可能带来的风险，让“安全第一”的理念，内化为一种基于风险认知的自觉行为，而非机械服从的规定。

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我拿到这本厚厚的册子时，心里是有点抵触的，毕竟提到“实验指导”这四个字，我的脑海里浮现的往往是枯燥乏味的步骤罗列和公式推导，让人望而生畏。然而，这本书完全颠覆了我的固有印象。它更像是一本经验老到的实验导师的私人笔记，充满了对实验细节的执着和对初学者常犯错误的“温柔提醒”。比如，在涉及精密测量仪器使用规范的部分，它详细到连如何正确地清洁镜头和读取游标卡尺的刻度都写得绘声绘色，那种细致入微的关怀，让人感觉作者是真正站在读者的角度，设身处地为我们扫清每一个潜在的障碍。我特别欣赏其中关于“数据可视化”的探讨，它不仅仅停留在教你怎么画出一条直线拟合曲线，更深入地阐释了不同数据点分布形态背后可能隐藏的物理意义，引导读者从“数据”的表面跃升到对“现象”的深层认知，这种由表及里的引导，极大地提升了实验的学术价值，让原本可能沦为机械操作的步骤，变成了一场充满智慧探索的旅程。

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