電磁學-宏觀電磁學.光學和狹義相對論(

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出版者:五南
作者:林清涼
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2005年06月07日
价格:NT$ 590
装帧:
isbn号码:9789571135892
丛书系列:
图书标签:
  • 狭义相对论5
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具体描述

本書具有下列四個特色:

(一)參照西洋物理學史,簡單地介紹一些我們的祖先在物理方面曾經做過的貢獻:

(二)彰顯物理學的本質:「和生活相關的實驗科學」,故盡量從日常生活中切入,敘述歷史淵源及當時背景來逼近問題核心和推導式子:

(三)展示科學家們如何整理歸納實驗結果或物理現象、創造數學工具和符號的過程,同時以分析方式逐步地詳細解析各章節的基本題目,誘導讀者自然地體會到科學的嚴謹性,數學和物理的互動性:

(四)因應生物和電子的二十一世紀,將物理學盡量應用到我們最關心的人體,以加深親近感。

《电磁学:宏观电磁学、光学与狭义相对论》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电磁学知识体系。内容覆盖宏观电磁学的基本原理、光学的核心概念,并将其与狭义相对论的深刻洞见相结合,揭示物质与能量在电磁场作用下的统一性。 宏观电磁学部分: 静电学: 我们将从库仑定律出发,系统阐述电荷的性质、电场强度、电势以及高斯定律在解决静电场问题中的应用。通过对各种电荷分布(点电荷、线电荷、面电荷、体电荷)产生的电场和电势的分析,帮助读者建立对静电现象的直观理解。同时,也将探讨电介质的极化现象及其对电场的影响,以及电容器的原理和应用。 静磁学: 本章将聚焦于稳恒电流产生的磁场。从安培定律和毕奥-萨伐尔定律出发,分析不同形状载流导线(直线、圆形线圈、螺线管等)产生的磁场分布。我们将深入探讨磁矢势的概念,以及它在简化磁场计算中的作用。同时,也会研究磁场对运动电荷和载流导线的作用力(洛伦兹力),并讨论磁通量、自感和互感等基本概念。 电磁感应: 法拉第电磁感应定律是本章的核心。我们将详细讲解感生电动势的产生机制,无论是通过磁通量变化还是通过导体在磁场中运动。楞次定律将帮助我们判断感生电流的方向。在此基础上,我们将深入研究交流发电机、变压器等实际应用中的电磁感应原理,以及位移电流的概念,它在麦克斯韦方程组中的关键作用。 麦克斯韦方程组: 本部分将集中讨论构成经典电磁学基石的麦克斯韦方程组。我们将逐一剖析四个方程所代表的物理意义:高斯定律(电场)、高斯磁定律(磁场)、法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律。通过对这些方程组的深入理解,读者将能够认识到电场和磁场之间的内在联系,并为理解电磁波的产生和传播奠定坚实基础。 光学部分: 几何光学: 本章将基于光的直线传播、反射和折射定律,建立几何光学的基本框架。我们将详细讨论平面镜、球面镜和透镜成像的原理,以及如何通过组合透镜形成复杂的光学系统。光线追迹法、成像公式、放大率等概念将被深入解析。同时,也会涉及一些实际光学仪器(如照相机、显微镜、望远镜)的工作原理。 波动光学: 随着对光的认识深入,我们将转向波动光学。本章将探讨光的干涉现象,如杨氏双缝干涉、薄膜干涉等,通过分析相干光的叠加,揭示光的波动性。衍射现象,包括单缝衍射、圆孔衍射以及夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的差异,也将被详细阐述,展示光在传播过程中绕过障碍物的行为。偏振是光的又一重要波动属性,我们将探讨线偏振、圆偏振和椭圆偏振的产生和检验方法。 光的电磁本质: 在波动光学的基础上,本书将进一步强调光作为电磁波的本质。我们将重申麦克斯韦方程组如何预言了电磁波的存在,并阐述光波的传播速度与介电常数和磁导率的关系。从电磁波的角度理解光的干涉、衍射和偏振现象,将使读者对光的认识提升到全新的层面。 狭义相对论部分: 狭义相对论的基本假设: 本章将介绍爱因斯坦的狭义相对论的两大基本假设:相对性原理和光速不变原理。我们将讨论这些假设如何颠覆了牛顿力学中的绝对时空观,并引发一系列看似违背直觉的推论。 时间膨胀与长度收缩: 基于基本假设,我们将推导出时间膨胀和长度收缩的效应。通过对不同惯性系下时间间隔和空间长度的测量进行分析,帮助读者理解高速运动物体的时间会变慢,其长度在运动方向上会缩短。 相对论速度叠加与质能方程: 本章将探讨相对论的速度叠加公式,以及它与经典伽利略速度叠加公式的区别。我们将重点推导并深刻理解质能方程 E=mc²,揭示质量与能量之间的等价关系,这是狭义相对论最著名且影响最深远的结论之一。 电磁学与狭义相对论的统一: 本书的最后一个重要部分,我们将展示狭义相对论如何深刻地影响和统一了电磁学。我们将探讨在相对论框架下,电场和磁场如何被视为同一实体(电磁场)在不同惯性系下的不同表现。电荷的相对论性运动如何产生磁场,以及磁场对相对论性运动电荷的作用,都将在相对论的框架下得到更精妙的解释。例如,磁场可以被看作是电场在运动参考系中的一种相对论效应。我们将说明,麦克斯韦方程组本身就具有洛伦兹协变性,这正是狭义相对论的体现。通过这种统一,读者将能更深刻地理解物质、能量、空间和时间之间的内在联系,以及电磁场在其中扮演的关键角色。 本书力求在概念的清晰性、数学推导的严谨性以及实际应用的展示之间取得平衡。通过丰富的例子和习题,读者不仅能掌握理论知识,更能培养运用电磁学原理解决实际问题的能力。我们希望本书能成为您探索电磁学奥秘的有力助手。

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读后感

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用户评价

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接下来谈谈狭义相对论的部分,这部分内容的处理方式,与前面对麦克斯韦方程组的强调形成了绝妙的呼应。作者并没有将相对论仅仅视为一个独立的理论模块来讲解,而是巧妙地将其置于电磁学理论的自然延伸位置。这一点至关重要,因为它解释了为什么伽利略变换在电磁学中失效,从而引出洛伦兹变换的必然性。对于惯性系变换下的电场和磁场如何相互转换的讨论,书中处理得极为细致,特别是对电磁场张量概念的引入,虽然在数学上略显复杂,但其物理图像的清晰度却远超我读过的其他教材。通过这种方式,读者能够真正领会到,相对论不仅仅是关于速度和时间膨胀的奇特结论,更是对电磁现象内在对称性和统一性的深刻揭示。书中通过具体的电荷运动例子来演示电场和磁场如何“变形”,这种具体案例的支撑,使得高深的相对论原理变得可触可感,为理解后续更复杂的电动力学问题奠定了极为稳固的基石。

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拿起这本书时,我原本是冲着后半部分的光学内容去的,结果发现这部分的处理方式颇为独特。它没有直接跳到现代光学的前沿,而是花了相当大的篇幅来构建基于几何光学和波动光学基础的理论框架。几何光学部分的处理得非常清晰,对于透镜成像、像差的分析,采用了大量的图示辅助理解,即便是初学者也能很快建立起空间感。然而,真正让我眼前一亮的是波动光学部分对衍射和干涉的讨论。作者似乎非常强调光的波动性的本质,对惠更斯-菲涅耳原理的阐释可谓是字斟句酌。我以前总觉得理解这些理论有点晦涩,但这本书通过精妙的数学工具(如傅里叶变换在光场分析中的应用)将这些概念串联起来,使得原本感觉像是“特例”的现象,都统一在了同一个电磁波理论的宏大叙事之下。这种从宏观场论到具体光现象的过渡,处理得既平滑又富有层次感,对于希望深入理解光学物理本质的读者来说,这绝对是一份宝贵的资源,它教会你如何用更基本的物理定律去解释我们日常所见的光的现象。

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我必须承认,这本书的阅读门槛并不低,它对读者的预备知识有一定的要求,尤其是在数学工具的运用上。对于那些习惯于依赖大量例题和快速公式套用的读者来说,这本书可能会显得有些“慢热”。它更倾向于引导读者去理解“为什么是这样”,而不是简单地告诉你“应该这样做”。很多章节的论证过程非常详尽,甚至对于一些看似基础的步骤也会给出清晰的解释,这在快节奏的教学中是很少见的。然而,正是这种详尽,使得一旦你跟上了作者的思路,就会产生一种豁然开朗的感觉。它更像是一位经验丰富的老教授,耐心地带领你穿越理论的迷雾,而不是一个快速指南。因此,我推荐给那些不急于求成,渴望真正掌握电磁学和相关领域核心原理的钻研者,这本书的价值在于它能帮你构建起一个坚不可摧的理论框架。

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这本新近入手的《电磁学-宏观电磁学.光学和狭义相对论》初读下来,感觉它就像是一本带着旧时代厚重感的大学教材,但内容上又紧跟现代物理的脉络。首先,从宏观电磁学的角度来看,作者对麦克斯韦方程组的阐述非常扎实,无论是静电场、静磁场还是时变场,每一个推导都详略得当,很少有那种一笔带过的感觉。我特别欣赏它在引入边界条件和材料性质时的细致程度,这在很多现代教材中往往被简化了。对于那些需要深入理解电磁场在复杂介质中行为的学生来说,这部分内容无疑提供了坚实的基础。比如,对电磁波在不同导电性、不同介电常数介质中传播的分析,不仅停留在公式层面,还穿插了不少工程应用上的直观解释,让原本抽象的理论变得可以触摸。读到后面,尤其是涉及到坡印廷矢量和能量流时,那种对电磁场“活力”的刻画,让我仿佛能“看到”能量是如何在空间中流动的,而不是仅仅记住一个数学符号。整体而言,这部分内容更偏向于传统、严谨的物理教学风格,适合需要打牢基本功的读者。

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整体阅读体验下来,这本书最大的特点或许在于其内容的“连贯性”和“一体化”的视角。它仿佛在告诉读者,电磁学、光学乃至相对论,并非是割裂的物理分支,而是一个由基础电磁场理论自然延伸出来的有机整体。这种编排结构,尤其适合那些希望建立完整物理世界观的学习者。例如,当讲解相对论时,它会回顾到早期电磁学实验中遇到的矛盾;而在讲解光学时,它又会用更精确的相对论性场来修正传统的光学近似。这种来回参照、互相印证的教学手法,使得知识点之间形成了强大的网络效应,而不是孤立的知识点堆砌。这种“大一统”的叙事风格,对于培养物理学思维尤其有益,它强迫读者去思考不同理论之间的底层联系,而不是满足于记住各种公式和解法。这本书的厚重感,很大程度上就源于这种对理论深度和广度统一的追求。

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