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出版者:江西高校出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-03

价格:7.80

装帧:平装

isbn号码:9787810333382

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《现代光学与量子物理前沿探索》 图书简介 本书旨在为对光与物质相互作用的微观世界充满好奇的读者提供一份深入而前沿的导览。它不再局限于经典物理学的宏观描述，而是将读者带入一个由波粒二象性、不确定性原理和量子场论构筑的奇妙领域。全书结构严谨，内容涵盖了从经典光学到现代量子物理学的核心概念、实验验证以及最新的研究方向。 第一部分：光学的演进与精妙 第一章：经典光学的回顾与展望 本章首先回顾了惠更斯原理、费马原理在几何光学中的应用，并着重阐述了光的干涉与衍射现象在理解波动光学中的关键作用。我们详细分析了杨氏双缝干涉实验的定量描述，并引入了夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的数学模型。然而，经典理论在解释黑体辐射和光电效应时遭遇的困境，为引入量子概念埋下了伏笔。本章重点突出了偏振态的描述，特别是琼斯矩阵在复杂偏振分析中的实用性。 第二章：电磁波的统一与波动方程的深入解析 本章深入探讨了麦克斯韦方程组的完整形式，并将其在真空及各向异性介质中的应用进行了详尽的推导。我们探讨了平面波的传播特性，并着重分析了导光管（波导）中的横电波（TE）和横磁波（TM）模式的色散关系和截止频率。对于激光技术至关重要的腔内光场分布，本章也通过解析波动方程给出了高斯光束（TEM$_{00}$模）的精确解及其束腰半径随传播距离的变化规律。此外，本章还涉及了光的传播中遇到的非线性效应的初步概念，如克尔介质中的光折变现象。 第三部分：量子物理的基石与构建 第三章：从光电效应到波粒二象性 本章是连接经典与现代物理的关键桥梁。我们详细剖析了爱因斯坦对光电效应的解释，确立了光子（量子）的概念及其能量关系 $E=h u$。随后，德布罗意提出了物质波的假设，成功地将波动性扩展到了宏观粒子，并用其解释了电子在原子核外的稳定轨道问题。本章通过对戴维孙-革末实验的深入解读，提供了电子作为“波”存在的无可辩驳的实验证据，从而确立了波粒二象性作为现代物理学的基本公设。 第四章：薛定谔方程与物质的量子力学描述 本章聚焦于量子力学的核心数学工具——薛定谔方程。我们首先阐述了波函数的统计诠释（玻恩的概率密度解释）。接着，我们对定态薛定谔方程进行了详细的求解，重点分析了几个关键的“本征值问题”：无限深势阱（一维自由粒子和束缚态的量化）、有限深势阱（隧穿效应的引入）以及谐振子模型（零点能的概念）。本章还探讨了氢原子光谱的精确解析解，展示了量子数（主量子数$n$、角量子数$l$、磁量子数$m_l$）的物理意义。 第四章：角动量、自旋与不确定性原理 本章深入探讨了量子力学中的守恒量——角动量。我们推导了轨道角动量算符的对易关系，并引出了球谐函数作为角动量本征函数的描述。随后，本章引入了粒子的内禀角动量——自旋的概念，通过泡利不相容原理和斯忒恩-革拉赫实验的分析，阐明了自旋量子数 $m_s$ 的存在及其对多电子原子结构的影响。最后，本章再次回归海森堡的不确定性原理，并讨论了能量-时间不确定性关系在虚粒子和短暂存在的激发态中的重要性。 第三部分：现代物理学的深化与应用 第五章：微扰论与近似计算方法 在真实物理系统中，精确求解薛定谔方程往往是不可能的。本章介绍了处理微小外部扰动时的微扰论方法。我们详细推导了非简并定态微扰论的一阶和二阶能量修正，并讨论了简并情况下的处理方法。此外，本章还简要介绍了时间依赖的微扰论，它为理解辐射跃迁（如受激发射和自发吸收）提供了必要的理论框架，这直接导向了激光的原理。 第六章：相对论量子力学与量子场论的雏形 本章将量子力学的概念提升到相对论的框架下。我们首先探讨了克莱因-戈登方程在描述自旋为零的粒子时遇到的概率解释困难。随后，狄拉克方程的引入成功地统一了自旋和狭义相对论，并自然地预言了反物质（如正电子）的存在。本章的最后部分，我们简要勾勒了量子场论的基本思想，即粒子是场的激发态，并提及了量子电动力学（QED）在描述光与物质相互作用中的巨大成功，例如兰姆位移的精确计算。 第七章：前沿技术与未来展望 本章关注量子物理学的最新实验进展和潜在应用。我们深入分析了量子纠缠现象，探讨了贝尔不等式及其对定域实在论的挑战。随后，本章详细介绍了当前量子信息科学的核心技术：量子比特（Qubit）的实现方式（如超导电路、离子阱），量子计算中的关键门操作，以及量子隐形传态的原理与实验验证。最后，我们展望了诸如拓扑量子计算、量子引力理论的探索方向，以及光子学在集成芯片和生物成像中的新兴应用。 本书特色： 本书的叙述风格力求清晰而又不失严谨性，避免了冗余的重复，专注于概念的深度挖掘和关键公式的物理意义阐释。它不仅提供了解决复杂问题的分析工具，更重要的是，激发读者对微观世界内在规律的深刻思考和探索热情。本书适合于物理学专业学生、研究生以及所有对现代物理学前沿有浓厚兴趣的科技工作者和爱好者阅读。

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这本书的整体氛围是积极且充满信心的，它不是一本制造焦虑的书，而是一本提供解决方案的书。阅读过程中，我能感受到作者对物理学科的热爱和对考生的深切体谅。其中穿插的一些简短的“心态调整建议”和“应试技巧分享”，虽然篇幅不大，但非常实用。比如关于选择题的排除法应用时机，或者大题作答的步骤规范，这些都是老师在课堂上可能一笔带过，但对实际得分影响巨大的细节。这本书就像是一位经验丰富、耐心细致的私人导师，它不仅教你物理知识，更是在教你如何成为一个“会考试”的物理学习者。整体阅读下来，我的感觉是，它为我接下来的冲刺阶段提供了一个结构完善、目标明确的复习蓝图，让人感到踏实和充满力量。

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作为一名需要高效利用时间的考生，我对任何复习材料的实用性都有着近乎苛刻的要求。这本书在“效率”这块做得非常出色。它的知识点总结部分，摒弃了冗长的文字描述，大量采用了图表、对比矩阵和思维导图的形式进行梳理。比如在电磁感应和电路分析的章节，它不是简单地并列知识点，而是构建了一个复杂的网状结构，清晰地展示了各个概念之间的相互联系和制约关系。我发现，仅仅用五分钟浏览其中一页的总结图，我能比花半小时去重读课本章节获得更清晰的整体认知。这种高度浓缩但信息密度极高的呈现方式，极大地优化了我的记忆和复习曲线，尤其适合考前进行快速回顾和查漏补缺。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，色彩搭配大胆却不失稳重，那种沉静的蓝色调一下子就抓住了我的注意力。拿到手里的时候，感觉分量刚刚好，纸张的质感也很棒，摸起来光滑细腻，翻页的时候没有那种廉价的沙沙声，看得出来在装帧上是下足了功夫的。我特意留意了一下字体和排版，印刷清晰度极高，字号大小适中，间距把握得恰到好处，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。尤其是那些公式和图表的呈现方式，逻辑性非常强，布局错落有致，让人感觉不是在看一本枯燥的教材，而是在欣赏一本精心设计的艺术品。这种对细节的极致追求，让我对这本书的内容质量也充满了期待。翻开目录，整体结构清晰流畅，脉络分明，这种初步的视觉和触觉体验，已经为接下来的学习奠定了非常积极的基调。

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坦白讲，我之前接触过不少复习资料，很多都会陷入一个误区：要么就是过于基础，对已经掌握知识点的提升帮助不大；要么就是难度拔得太高，脱离了中考的实际要求，成了“高射炮打蚊子”。而这本书的难度控制得非常精准，它似乎拥有一种魔力，能够精准地把握住中考的“度”。它从最核心的基础概念入手，确保地基牢固，然后逐步过渡到那些最常考、最容易失分的“陷阱点”。更难能可贵的是，对于那些经典模型和常见错误，作者竟然还专门开辟了“避雷区”板块，用极其精炼的语言指出了我们常犯的思维定式和计算错误。这种“预判式”的教学设计，简直是高分冲刺阶段的神器，能有效避免我们在考场上因为一时的粗心而丢掉不该丢的分数。

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我是一个对学习方法论非常看重的人，因为我知道，光有知识点堆砌的书籍，效果往往不如那些注重“如何思考”的引导性材料。这本书最让我惊喜的地方在于它对思维路径的构建，它不仅仅是罗列了知识点，更像是为我们提供了一套完整的解题“工具箱”。它没有那种填鸭式的灌输，而是采用了层层递进的启发式提问，引导你去主动探索现象背后的物理原理。比如在讲解力学部分时，它会先设置一个非常贴近生活的场景，然后逐步拆解其中的变量和受力情况，每一步的逻辑推导都显得自然而然，没有丝毫的生硬转折。这种教学方式，极大地提升了我对概念的理解深度，让我不再满足于死记硬背公式，而是真正理解了公式是从何而来，又该如何灵活应用。这对于应对中考那种灵活多变的应用题来说，无疑是至关重要的战略优势。

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