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出版者:山东山大图书有限公司

作者:赵圣之

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2007-8

价格:30.00元

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isbn号码:9787560734149

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好的，这是一本关于经典热力学与统计物理学的教材简介。 --- 经典热力学与统计物理学：从宏观现象到微观基础 本书旨在为物理学、化学、材料科学以及工程学等领域的学生和研究人员，提供一套严谨而直观的、关于热力学与统计物理学的综合性论述。我们着眼于宏观现象的规律性总结（热力学），并深入探究这些现象背后的微观粒子行为（统计物理学），构建起连接微观世界与宏观经验的桥梁。 本书的结构设计遵循从经典、可观测的宏观原理出发，逐步引入量子化和统计方法，直至建立起完备的理论框架。 第一部分：经典热力学——经验的凝练与定律的建立 本部分聚焦于热力学现象的描述和四个基本定律的构建，这些定律是基于大量宏观实验观测的总结，它们定义了能量、熵和温度的物理意义。 第一章：热力学系统与基本概念 我们首先界定热力学研究的对象——系统、环境、边界、状态量（内能、焓、容积、压力、温度）。重点阐述了“相”的概念，以及区分平衡态与非平衡态的重要性。热力学过程的描述（等温、等压、绝热、绝热准静态）被详细分析，并引入了热力学坐标图（如$P-V$图）作为可视化工具。 第二章：热力学第一定律：能量守恒的宏观体现 本章深入探讨了功和热在能量转换中的角色。我们清晰区分了“系统做功”和“环境对系统做功”的符号约定，并严格定义了内能（$U$）作为状态函数的性质。功的具体形式，包括体积功、表面功和电功，被逐一解析。第一定律在各种简单过程中的应用（如焦耳自由膨胀）被作为基础案例进行演示。 第三章：热力学第二定律：不可逆性与熵的引入 第二定律是热力学的核心。本章从克劳修斯和开尔文表述入手，阐明了热量传递的方向性和自发过程的不可逆性。我们将核心篇幅献给熵（$S$）的定义。通过卡诺循环的分析，我们建立了克劳修斯不等式，从而导出了熵的精确数学表达。对于不可逆过程，熵增原理被确立为判断自发性的基本判据。本章还引入了热力学第三定律，即绝对零度下完美晶体的熵为零，为后续的统计计算奠定了基础。 第四章：热力学第三定律与热力学势 本章将热力学定律应用于实际化学和物理过程的分析。我们系统地推导了四个关键的热力学势：内能（$U$）、焓（$H$）、亥姆霍兹自由能（$A$）和吉布斯自由能（$G$）。我们着重分析了在不同约束条件（恒温恒容、恒温恒压）下，吉布斯自由能作为过程判据的优越性，并利用麦克斯韦关系式展示了这些热力学势之间的内在联系。 第五章：组分变化与相平衡 此章扩展了热力学的适用范围，涵盖了多组分系统和相变现象。化学势 ($mu$) 被引入，作为衡量物质加入系统时系统能量变化的敏感性指标。相律（吉布斯相律）被推导并应用于单组分和多组分系统的相图分析。拉乌尔定律、亨利定律等稀溶液的依数性规律，以及它们与吉布斯自由能的关联，得到了详细论述。 第二部分：统计物理学——从微观到宏观的桥梁 统计物理学是理解宏观热力学定律之所以成立的微观机制。本部分侧重于概率论和量子力学的基本概念，用以描述大量粒子集合的行为。 第六章：概率论基础与微观状态描述 在正式进入统计物理之前，本章回顾了必要的概率论工具，包括概率分布函数、平均值、方差和中心极限定理。随后，我们引入了微观状态（Microstate）的概念，并区分了可区分粒子（如经典理想气体）和不可区分粒子（如量子统计）的计数方法。玻尔兹曼公式 $S = k ln W$ 在本章被提出，作为连接宏观熵与微观状态数的关键桥梁。 第七章：经典统计力学：麦克斯韦-玻尔兹曼分布 本章是经典统计的基石。我们专注于宏观可观测量与微观统计平均值的联系。通过正则系综（Canonical Ensemble）的概念，我们推导了粒子的速度分布——麦克斯韦-玻尔兹曼分布。我们详细计算了气体分子的平均平动能、方均根速率，并将其与热力学中的内能联系起来。配分函数（Partition Function）$Z$ 作为联系宏观与微观的核心量被正式引入，并展示了如何从 $Z$ 导出所有热力学量。 第八章：理想气体与能量均分定理 本章应用前述的配分函数方法，对经典理想气体进行深入分析。我们严格推导了理想气体的状态方程，并阐明了能量均分定理在描述能量在不同自由度之间平均分配的普适性。对理想气体热容的计算，特别是其与温度无关的特性，被用来与实验数据进行对比，从而揭示了经典统计方法的局限性。 第九章：量子统计力学：费米-狄拉克与玻色-爱因斯坦分布 随着对微观世界的认识加深，本章转向量子力学背景下的统计描述。由于费米子和玻色子的不同全同性要求，我们必须采用新的统计规律。 费米-狄拉克（FD）统计： 适用于费米子（如电子）。着重讨论了费米能级的概念，并分析了在 $T=0$ 时的电子在金属中的分布，以及零点能对系统性质的影响。 玻色-爱因斯坦（BE）统计： 适用于玻色子（如光子、声子）。详细分析了玻色-爱因斯坦凝聚现象，这是量子统计区别于经典统计的最显著特征之一。 第十章：应用与前沿：黑体辐射与固体比热 本章将统计物理学的工具应用于具体的物理模型。 1. 黑体辐射： 将光子视为玻色子，通过BE统计推导了普朗克黑体辐射定律，并自然导出了瑞利-金斯定律的缺陷以及斯特藩-玻尔兹曼定律。 2. 固体比热： 经典模型（杜隆-珀蒂定律）的失败被引入，随后通过德拜模型（基于声子）和爱因斯坦模型，展示了量子统计如何成功解释低温下固体比热急剧下降的现象。 --- 本书特色： 严谨性与直观性的平衡： 在保持数学推导严谨性的同时，通过大量物理图像和类比，帮助读者建立对抽象概念（如熵、配分函数）的深刻理解。 丰富的例题与习题： 每章末尾精心设计了不同难度的习题，涵盖计算、证明和概念辨析，以巩固学习效果。 跨学科视角： 强调热力学和统计力学在凝聚态物理、化学反应动力学以及信息论（作为熵的延伸）中的普适应用。 通过系统学习本书，读者将不仅掌握描述宏观世界的四大定律，更将理解这些定律在微观层面上是如何涌现出来的，从而对物质和能量的根本规律形成一个完整、统一的认识。

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这本书给我的整体感觉是——“大气磅礴，自成体系”。它绝非市面上那些拼凑起来的、侧重于某一小块内容的参考手册。作者构建了一个宏大的框架，从光场与原子（或分子）相互作用的微观图景开始，逐步过渡到宏观电磁响应，最后延伸到复杂介质中的光传播。我印象最深的是它处理三阶非线性现象时的处理方式，不同于许多教材将克尔效应视为一个孤立的补充项，这本书将其置于一个更广阔的背景下，讨论了饱和效应和光束自聚焦的动态演变过程。阅读过程中，我能清晰地感受到作者试图建立一套可以解释所有已知非线性现象的统一理论语言。文字的表达非常精准，没有一丝多余的赘述，如同精心雕琢的艺术品，每一句话都承载着严谨的物理内涵。对于想深入研究非线性光学底层逻辑，而不是仅仅停留在应用层面的读者来说，这本书提供了无与伦比的思维深度和理论广度。

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老实说，我这次翻阅《非线性光学》主要是为了找一个权威的参考来解决一个关于参量放大（OPA）的细微技术分歧。结果发现，这本书对于非线性晶体的选择标准、晶体切割角度对效率的影响，以及如何在实际搭建中处理热效应和损伤阈值等工程细节的讨论，远远超出了我的预期。它没有沉溺于过度抽象的群速度匹配理论，而是花了大量篇幅去探讨如何通过优化泵浦光束的强度分布和聚焦条件来最大化三阶非线性效应的转换效率。这种务实到近乎苛刻的细节描述，体现了作者深厚的实践经验。更令人称道的是，书中对拉曼效应和四波混频（FWM）的对比分析极其精辟，清晰地指出了它们在介质响应时间上的本质区别，这直接影响了我们在设计超快光谱测量系统时的脉冲选择。这本书更像是一位经验丰富的老教授，带着你深入车间，手把手地指导你如何把理论转化为高性能的设备。

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这本《非线性光学》的深度和广度简直让人惊叹，我原本以为这只是本枯燥的理论教材，没想到作者的叙事方式如此引人入胜。初读时，我对那些复杂的数学推导感到有些畏惧，但很快，我发现作者巧妙地将物理图像与数学模型结合起来，使得原本抽象的概念变得可视化。特别是关于倍频和和频生成那几章，作者不仅仅是罗列公式，而是深入探讨了其背后的物理机制，例如材料的对称性和相位匹配的重要性，讲解得丝丝入扣。书中对最新实验进展的引用也相当及时，让我有机会了解到该领域前沿的研究方向，比如超快激光与物质相互作用中产生的奇异现象。阅读过程中，我常常停下来，回味那些精妙的比喻，它们如同灯塔一般，照亮了我理解那些复杂非线性效应的道路。这本书的排版和图示设计也十分出色，清晰的插图极大地帮助了对波导结构和能带结构的理解。总而言之，这是一部既有学术严谨性，又不失阅读乐趣的经典之作，适合所有对光与物质相互作用有浓厚兴趣的科研人员和高年级学生。

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对于我这种更偏向于工程应用的研究者而言，一本好的专业书籍需要具备的素质是实用性和可操作性。这本《非线性光学》在理论的深度上毫不妥协的同时，却出乎意料地贴近实际工程问题。书中关于光纤非线性效应的讨论，简直就是一份高质量的“故障排除指南”。例如，它详尽地分析了自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）在超短脉冲传输中的影响，并给出了多种抑制色散和非线性效应的策略，这些内容在实际搭建高功率激光系统或光通信链路时至关重要。我特别喜欢它在每一章节末尾设置的“案例分析”环节，这些案例往往取材于最新的实验室成果，直接展示了理论如何指导实验设计和优化。虽然数学公式不少，但作者总能配上对应的实验装置图和数据拟合曲线，让枯燥的数学符号瞬间“活”了起来，充满了工程师的实用主义精神。这本书让我感觉自己手中的实验设备不再是黑箱，而是可以被精确预测和控制的物理系统。

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我是在寻找一本能够系统梳理经典非线性光学理论的书籍时偶然发现这本《非线性光学》的，说实话，我对它的期待值其实并不高，毕竟这个领域的新书层出不穷。然而，这本书带给我极大的惊喜。它最让我欣赏的一点是其结构上的宏大叙事能力。作者似乎深谙如何构建知识体系，从麦克斯韦方程组出发，逐步推导出描述宏观极化率的张量形式，每一步的逻辑衔接都如同精密的瑞士钟表，无懈可击。特别是它对拉曼散射和布里渊散射这些散射现象的阐述，没有简单地停留在散射截面的计算上，而是着重分析了量子力学诠释与经典场论描述之间的微妙联系，这一点在我以往阅读的任何教材中都未曾如此清晰地被展现过。读完后，我对“光场调控物质”这一核心思想有了全新的、更深层次的理解。当然，对于初学者来说，可能需要一定的基础知识储备，但对于有志于从事相关研究的人来说，这本书无疑是奠定坚实理论基础的最佳选择。它更像是一本“内功心法秘籍”，而不是简单的“招式手册”。

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