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出版者:清华大学

作者:华成英

出品人:

页数:346

译者:

出版时间:2006-2

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787302120919

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《探秘微观世界：量子力学入门》 内容概要 本书旨在为初学者揭开量子力学的神秘面纱，介绍其核心概念、基本原理和一些令人惊叹的实验证据。我们将从经典物理学的局限性出发，引导读者理解为何需要量子理论来解释微观世界的种种现象。全书循序渐进，以清晰的语言和丰富的类比，力求让非物理专业背景的读者也能领略量子世界的奇妙与深刻。 第一章：经典物理学的黄昏与量子黎明 黑体辐射的困境： 经典瑞利-金斯公式在紫外区出现的“紫外灾难”将深刻剖析，并介绍普朗克为解决这一难题而提出的能量量子化假设，这便是量子力学诞生的第一个火花。我们将探讨普朗克常数（h）的意义，它如何标志着能量的离散性，与我们熟悉的连续能量概念形成鲜明对比。 光电效应之谜： 爱因斯坦如何利用普朗克的量子概念解释光电效应，提出光量子（光子）的概念，以及其能量与频率的关系。我们将深入讨论光子的波粒二象性，这是量子力学中最令人费解却又至关重要的特性之一。通过对光电效应实验的分析，展示经典波动理论为何失效，而光子的概念如何完美契合实验结果。 原子光谱的线索： 经典原子模型无法解释原子光谱为何呈现出离散的谱线，卢瑟福模型的局限性将得到阐述。我们将介绍玻尔原子模型及其对原子能级量子化的初步设想，理解原子为何只发射或吸收特定频率的光，为后续的量子化概念奠定基础。 第二章：量子世界的基石——波粒二象性 电子的波动性： 德布罗意的物质波假说，即所有物质都具有波动性，以及其波长与动量的关系。我们将详细介绍电子衍射实验，例如戴维森-革末实验，它是如何直接证明电子的波动特性的。通过实验图片的展示和分析，让读者直观感受到微观粒子的奇异行为。 叠加态与测量： 引入量子叠加态的概念，即一个粒子可以同时处于多种状态的组合。我们将以著名的“双缝干涉实验”为例，深入解释微观粒子如何同时穿过两条缝并产生干涉条纹，即使每次只发射一个粒子。探讨测量行为如何“坍缩”叠加态，使粒子展现出确定的位置或动量，这一过程的不可预测性将是重点。 不确定性原理： 海森堡不确定性原理的数学表述及其物理意义，即我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。我们将通过具体的例子，如对电子进行测量时，测量行为本身会引入不确定性，来解释这一原理的普遍性。探讨不确定性原理对我们理解微观世界运作方式的根本性影响，以及它与经典物理的根本区别。 第三章：量子世界的数学语言——薛定谔方程 波函数的意义： 介绍波函数（ψ）的概念，它是描述量子系统状态的关键。我们将讨论波函数本身没有直接的物理意义，但其模的平方（|ψ|²）代表了粒子在特定位置出现的概率密度。通过概率分布的形象化解释，理解量子力学固有的概率性。 薛定谔方程的诞生： 介绍薛定谔方程作为描述波函数随时间演化的基本方程。我们将展示其形式，并简要解释方程中各项的含义，如能量、势能和时间导数。重点强调薛定谔方程的线性特征，以及它如何决定了量子系统的动力学行为。 简单的应用实例： 通过对“无限深势阱”和“有限深势阱”等简单量子系统的分析，展示薛定谔方程的应用。我们将求解这些系统的波函数和能级，并解释量子化能级的由来。通过这些具体的例子，让读者体会到薛定谔方程在预测微观系统行为上的强大能力。 第四章：量子世界的奇妙现象 量子隧穿效应： 解释量子隧穿效应，即粒子有一定概率穿过比其自身能量更高的势垒。我们将通过“隧道二极管”等实际应用来展示其重要性，并用形象的比喻来帮助理解这一反直觉的现象。 原子和分子： 介绍量子力学如何解释原子的电子结构，如电子轨道、原子壳层和原子键的形成。我们将简要提及原子轨道的概念（s, p, d, f等）及其空间分布，并解释量子力学是如何精确预测和解释化学性质的。 量子纠缠： 引入量子纠缠的概念，即两个或多个粒子之间存在着一种特殊的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬时影响其他粒子。我们将用“自旋纠缠”等例子来阐述这一现象，并讨论其在量子通信和量子计算中的潜在应用。 第五章：量子理论的哲学启示与未来展望 量子力学的解释： 简要介绍哥本哈根解释等主流的量子力学解释，以及它们在理解量子测量和现实性问题上的不同观点。我们将引导读者思考，微观世界的“实在”究竟是如何定义的。 量子信息与计算： 展望量子信息科学和量子计算的发展，介绍量子比特、量子门等基本概念，以及量子计算机在解决某些特定问题上的颠覆性潜力。 宇宙的量子之谜： 简要提及量子力学在宇宙学、粒子物理等前沿领域的应用，如对黑洞、暗物质、暗能量的理解，以及未来可能实现的统一理论。 本书特色 循序渐进，深入浅出： 从经典物理的困境出发，层层递进，逐步引入量子力学的核心概念。 类比生动，易于理解： 运用生活化的类比和形象的比喻，帮助读者克服抽象概念带来的理解障碍。 图文并茂，直观展示： 包含大量插图和图示，清晰地展示实验现象和理论模型，增强阅读的直观性。 强调物理直觉： 在介绍数学工具的同时，更注重培养读者的物理直觉和对量子现象的深刻认识。 展望前沿，激发兴趣： 介绍量子力学在现代科技中的应用和对未来的影响，激发读者对科学探索的热情。 适合读者 本书适合对物理学，尤其是微观世界充满好奇心的中学生、大学生，以及对量子力学感兴趣的任何非专业读者。无需深厚的数学基础，只要有求知欲，都能从中获得深刻的理解和启迪。 学习量子力学，就是开启一扇通往全新宇宙的门，它将挑战你对现实的认知，为你展现一个充满惊奇与可能的微观世界。

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拿到这本书后，我最直观的感受是它的实用性和工程导向性非常强。它不像某些理论书籍那样，只停留在黑板上的完美模型。作者似乎非常懂得一个工程实践者在实际工作中会遇到什么样的问题，所以书中的例题和案例分析，往往都贴近实际的电路设计场景。比如，在讨论运放的应用时，不仅仅给出了理想模型下的计算，还详细分析了输入偏置电流、失调电压等非理想参数对电路性能的实际影响，这一点对于我这种需要进行实际电路调试的人来说，简直是救命稻草。我记得有一次我在设计一个低噪声放大电路时遇到了瓶颈，翻阅这本书时，作者在某一章关于噪声源分析的小节中，不经意间提到了一个特定的滤波技巧，恰好解决了我的大问题。这种“藏在细节里的金子”的感觉，让我在阅读过程中充满了惊喜。而且，书中的插图虽然不是那种炫酷的三维渲染图，但每一张示意图都精准地标注了关键的节点和参数，布局清晰，功能性极强，一看就明白电路的意图，非常适合在动手实验时作为参考手册来对照。

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阅读此书的过程，更像是一次与一位经验丰富的老工程师进行深度交流。作者的语言风格非常沉稳、客观，几乎没有多余的情感色彩或煽动性的言辞，完全依靠严谨的论证和无可辩驳的逻辑来服人。这种“教科书式”的表达，确保了信息的准确性和客观性，让你在学习过程中建立起对“真理”的敬畏感。书中对特定电路工作状态的分析，尤其是当工作点偏离理想状态时的非线性失真分析，处理得尤为精妙。作者会用大量的图表来展示这些微小的变化是如何累积并最终影响到整体性能的，而不是仅仅给出一个模糊的定性描述。这种对“误差”和“不完美”的深入探讨，极大地提升了读者的批判性思维能力——认识到任何电路都是妥协的产物。在我看来，这本书的最大价值在于，它不仅仅教授“如何做”，更重要的是培养了读者在面对实际工程挑战时，那种系统性、深入分析问题的思维习惯和工程伦理。

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这本书，说实话，刚拿到手的时候我还有点犹豫。封面设计挺朴素的，字体也比较传统，让人感觉这可能是一本老派的教材。我通常更喜欢那种设计新颖、图文并茂的现代书籍。翻开内页，首先映入眼帘的是大量的公式和严谨的推导过程，这立刻让我进入了“学习”模式。作者的行文风格非常注重逻辑性和严谨性，每一个概念的引入都有详实的数学基础支撑，没有那种为了简化而牺牲深度的倾向。对于初学者来说，这可能一开始会有点吃力，毕竟信息密度很高，需要反复咀嚼才能消化。但是，一旦你跟上了作者的思路，你会发现这种深度讲解带来的构建知识体系的稳固感是其他轻量级读物无法比拟的。书中对晶体管等基础器件的物理原理剖析得极为透彻，不是停留在“它能做什么”，而是深入到“它为什么能这么做”的层面，这种对本质的探究精神，对于想要真正掌握这门学科的人来说，是极其宝贵的财富。我特别欣赏作者在讲解复杂电路时，那种抽丝剥茧的耐心，即便是涉及多级放大电路的频率响应分析，也能清晰地划分出不同的分析阶段，避免了读者在复杂的数学模型中迷失方向。

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这本书的叙事节奏把握得相当到位，起承转合自然流畅，读起来有一种平稳而坚定的前进感。它不是那种让你一口气读完然后就束之高阁的快餐读物，更像是一段需要时间来沉淀和消化的旅程。作者在处理跨章节的知识衔接时做得尤其出色，比如，前面对基础放大电路的分析，为后面设计滤波器和振荡器时引入了关键的反馈理论和稳定性概念，读者可以清晰地看到知识是如何层层递进，构建起一个完整的知识体系的。我个人最喜欢的是作者在引入一些较新的概念时，总是能巧妙地将其锚定在已经建立起来的经典理论框架上，使得新知识的学习障碍大大降低。例如，当我们接触到有源滤波器时，作者并没有直接抛出复杂的传递函数，而是先回顾了无源RC电路的频率特性，然后通过引入运放的负反馈特性，自然而然地导出了如何用有源器件实现对频率特性的精确控制。这种循序渐进的引导，极大地增强了读者的自信心和对复杂系统的掌控感。

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这本书的排版和装帧设计，虽然谈不上是顶尖的艺术品，但却体现了一种对知识的尊重和对读者的体贴。纸张的质地适中，光线反射度不高，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于需要长时间伏案钻研的工科生来说至关重要。更值得称赞的是它的索引系统和章节目录组织。目录结构清晰明了，层级分明，当你需要快速定位某个特定公式或电路拓扑时，往往只需要扫一眼目录就能找到大致的区域，省去了在厚厚的一本书中大海捞针的烦恼。此外，书中在关键公式旁边经常会用小号字体附加一句简短的物理意义解释，这个小小的设计极大地帮助读者在记忆公式的同时，不至于忘记其背后的物理含义，避免了“死记硬背”的陷阱。这种对细节的关注，反映出作者不仅是该领域的专家，更是一位富有教学经验的教育者，深知学习过程中的痛点，并努力提供优化方案。

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所谓的专业课，就是什么都听不懂。考试前突击这本书，最后竟然能考78分。。。

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