Modern Physics and Technology for Undergraduates pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Lorcan M. Folan

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2002-6-15

价格:USD 67.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789810248826

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 现代物理
• 本科生
• 科技
• 量子力学
• 固体物理
• 光学
• 核物理
• 电子学
• 材料科学

《现代物理学与技术导论：面向本科生》图书简介 书名：现代物理学与技术导论：面向本科生 (Modern Physics and Technology for Undergraduates) --- 导论：迎接21世纪的科学前沿 本书旨在为物理学、工程学、计算机科学以及相关理工科专业的本科生提供一个全面而深入的现代物理学基础，并重点探讨这些基础理论如何驱动当今世界最尖端的技术革新。我们深知，传统物理学课程往往在经典力学、电磁学和热力学的基础上停滞不前，而真正的技术突破——从量子计算到先进材料，再到能源革命——都深深植根于20世纪初以来建立的相对论和量子力学框架之中。 本书的独特之处在于，它不仅严谨地阐述了基础理论，更致力于搭建理论与实际应用之间的坚实桥梁。我们不将现代物理视为抽象的数学游戏，而是将其视为理解和塑造我们物质世界的终极工具箱。全书结构经过精心设计，旨在循序渐进地引导学生，从宏观时空观的颠覆，到微观粒子行为的揭示，最终聚焦于这些洞察如何转化为塑造未来的实用技术。 第一部分：时空观念的重塑——狭义相对论与宇宙学基础 本部分将带领读者走出牛顿的绝对时空观，进入爱因斯坦的相对世界。我们将从光速不变原理出发，系统推导出洛伦兹变换，揭示时间膨胀、长度收缩以及质能等价性（$E=mc^2$）的深刻内涵。 核心内容概述： 1. 狭义相对论的几何基础： 详细解析四维时空的概念，理解闵可夫斯基几何在描述高速运动中的重要性。 2. 相对论动力学： 探讨高能粒子加速器中的实际应用，计算粒子质量随速度的变化，并讨论核反应中的能量释放机制。 3. 引力场的几何化： 简要介绍广义相对论的基本思想，包括等效原理和时空弯曲的概念，为后续理解黑洞和引力波打下定性基础。 4. 宇宙学初步： 结合相对论的框架，探讨宇宙的膨胀、大爆炸模型的基础观测证据（如哈勃定律和宇宙微波背景辐射），引导学生思考宇宙的起源与命运。 本部分强调的是思维模式的转变——理解速度的相对性如何影响我们对时间和空间的根本认知，为后续量子力学的非直观性做好心理铺垫。 第二部分：物质的微观本质——量子力学的基石 本部分是全书的核心，它将深入剖析支配原子、分子及亚原子粒子行为的量子力学原理。我们将采取一种平衡了物理图像与数学工具的教学方法，确保学生既能理解理论的物理意义，也能掌握必要的计算技巧。 核心内容概述： 1. 量子化的起源： 从黑体辐射（普朗克假设）和光电效应（爱因斯坦的光子概念）开始，追溯量子化概念的诞生，理解能量的离散性。 2. 波粒二象性与物质波： 详细探讨德布罗意假说，介绍电子衍射实验，并运用薛定谔方程（定态和含时）来描述粒子的行为，理解波函数的概率诠释。 3. 一维势场问题： 深入分析无限深势阱、有限深势阱和势垒穿透等典型案例，这些模型是理解隧道效应、半导体物理和量子隧穿显微镜（STM）的基础。 4. 角动量与氢原子结构： 阐述角动量的量子化，并详细求解三维空间中氢原子（或类氢离子）的能级结构和波函数，解释原子光谱的精细结构。 5. 全同粒子与泡利不相容原理： 引入费米子和玻色子的概念，解释电子在原子和材料中填充轨道的根本规则，这是理解化学键合和材料特性的关键。 通过本部分的学习，学生将掌握量子力学的基本公设，能够分析简单的量子系统，并为理解凝聚态物理打下坚实的基础。 第三部分：技术驱动力——现代物理在工程中的应用 在掌握了相对论和量子力学的基本工具后，本部分将重点转向这些前沿理论如何转化为深刻影响我们日常生活的实际技术。我们将聚焦于凝聚态物理、核物理以及信息技术领域的前沿突破。 核心内容概述： 1. 固体物理与电子学： 能带理论： 利用量子力学解释导体、绝缘体和半导体的区别，这是现代电子工业的基石。 半导体器件基础： 详细分析P-N结的形成、二极管和三极管的工作原理，并介绍集成电路（IC）的基本构造。 光电子学： 探讨激光的产生原理（受激辐射），分析LED和太阳能电池的工作机制。 2. 核物理与能源技术： 原子核结构与放射性： 介绍核力的特性，核衰变类型及半衰期计算。 核能： 深入探讨核裂变（反应堆原理）和核聚变（如托卡马克装置的挑战与前景），分析其作为未来能源的潜力与限制。 3. 信息与计算的未来： 量子信息初步： 介绍量子比特（Qubit）的概念，利用叠加态和量子纠缠的特性，展望量子计算（如Shor算法和Grover算法的原理）和量子加密（如BB84协议）对密码学和数据处理带来的革命。 凝聚态新技术： 简要介绍拓扑绝缘体、石墨烯等新型材料的物理特性，以及它们在下一代传感器和器件中的应用潜力。 教学特色与目标读者 本书的编写风格力求清晰、连贯，避免不必要的数学繁化，但同时保持物理图像的准确性。每章后都附有精心设计的习题，包括概念性问题和定量计算题，以巩固知识点。我们特别关注物理学与工程学交叉领域的热点问题，确保学生在完成学业后，能够迅速适应高科技领域的研究与开发工作。 目标读者： 物理学、电子工程、材料科学、计算机科学（专注于量子计算方向）等专业的二年级至三年级本科生。具备微积分和经典物理学基础的学生将能最佳地吸收本书内容。 通过研读《现代物理学与技术导论：面向本科生》，学生将不仅获得对自然界深层规律的理解，更将掌握驱动未来技术进步的关键钥匙。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设置也极大地影响了阅读体验。绝大多数的练习题都是经典的理论推导和数学证明，要求读者熟练掌握微积分、线性代数和微分方程的应用。这些训练无疑能极大地提升读者的数学物理功底，确保他们能“算”对。但是，对于那些希望将所学知识应用于解决实际工程问题的读者来说，这些习题往往缺乏实际背景和约束条件。例如，在讨论完电磁波的性质后，我期待看到一个关于设计特定频率天线或者分析信号衰减的计算题，而不是另一个关于亥姆霍兹方程在特定边界条件下的通解推导。这本书更偏向于“理解原理的深度”，而非“应用原理的广度”。它成功地教会了我“为什么”某些物理现象会发生，以及如何用数学语言精确描述它，但对于“如何利用它来构建一个更先进的设备”这一关键环节，则相对薄弱。因此，这本书更适合那些未来的理论研究者，他们需要一个无可指摘的数学基础，而不是那些急于将物理知识转化为实际生产力的技术人员。总而言之，它是一部扎实的理论教科书，但在“技术”的应用和现代前沿的展现上，留下了很大的空白。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是进行一场穿越时空的学术漫步，但我的目的地是寻找那些能够立刻点燃我创新热情的“火花”，结果却发现自己被邀请去欣赏古老的雕塑。我期待的是那种能够让我茅塞顿开，理解为什么某些技术能够实现，或者下一代技术可能突破哪些物理限制的章节。但这本书似乎刻意避开了这些“热门”领域。它花了大量的篇幅来阐述狭义相对论中的时间膨胀效应，并辅以大量的数学工具来证明其精确性，这无疑是严谨的，但对于渴望了解如何利用这些效应来设计高精度导航系统的工程师来说，这远远不够。我甚至在寻找关于材料科学和物理技术交叉领域的章节时感到失望，比如，书中关于光学的内容，更多的是集中在波动方程的解析解，而非光纤通信中的色散管理，或者微纳加工中光刻技术的基本物理限制。这本书的语言风格非常学术化，充满了严谨的限定词和复杂的句式结构，仿佛每一个句子都经过了三重校对，确保没有任何语义上的模糊。这种风格虽然保证了准确性，却牺牲了可读性，使得理解那些相对抽象的概念需要耗费额外的精力，而这些精力本可以用于探索更多实际应用的可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，颇有一种“先打地基，再谈盖楼”的古典学派风范。它从牛顿力学的局限性开始，一步步导入到狭义相对论的颠覆性观点，然后转向量子力学的概率诠释。这套逻辑链条非常完整，对于想要系统性地重温物理学两大支柱的读者来说，无疑是合格的教科书。但是，它的“技术”含量，如果用现代视角来衡量，确实显得有些稀薄。我希望能看到更多关于现代电子设备背后的物理原理，比如场效应晶体管中载流子的输运机制，或者存储器技术中自旋电子学的应用。然而，这类内容在书中要么被简化到了初级水平，要么干脆被忽略了。相反，作者投入了大量的篇幅去讨论黑体辐射的经典无法解释性，以及薛定谔方程的建立过程，这些都是基础中的基础，虽然重要，但对于一个期望了解“技术”进步的读者来说，这些论述显得冗长且重复。它更像是一本“纯物理”的入门书，而非一本聚焦于“现代物理如何驱动技术进步”的指南。如果我需要向一个对物理一窍不通的商业伙伴解释为什么某种新技术是可行的，这本书提供的理论支撑，虽然坚实，但缺乏足够的“说服力”和“前沿感”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献列表也透露出作者的时代烙印。大量的引用集中在20世纪中叶的经典物理学期刊和专著上，这使得全书的视角显得有些“怀旧”。虽然历史的沉淀是宝贵的，但现代物理技术的发展速度是惊人的，新的发现和应用几乎每年都在刷新我们的认知。例如，在谈论到核物理时，书中详细描述了裂变反应堆的原理，这无疑是重要的知识点。但对于如何利用先进的加速器技术进行粒子束治疗癌症，或者对下一代聚变反应堆（如托卡马克装置）的最新挑战，书中鲜有提及。这种信息的滞后性，使得读者在阅读时，总有一种“纸上谈兵”的感觉。我期待的是能够将抽象的量子力学与实际的纳米器件设计联系起来，例如，理解量子隧穿效应如何被用于扫描隧道显微镜（STM）的成像，或者如何通过精确控制量子态来实现更高效的光电转换。这本书在理论层面构建了一个坚固的堡垒，但这个堡垒似乎与外界快速发展的技术世界保持着一定的距离，使得我们无法从中直接汲取到推动当前技术创新的源动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计颇具匠心，深蓝色的背景上点缀着象征着量子跃迁和相对论时空扭曲的抽象图形，简洁却不失深度。我一开始被它吸引，是冲着“现代物理与技术”这个宏大的主题去的。然而，当我翻开第一章，试图寻找那些关于半导体、激光或核能应用的实例时，却发现内容很快就陷入了纯理论的海洋。作者似乎更热衷于从基础的普朗克常数和洛伦兹变换出发，进行严谨的数学推导，仿佛这是一本为理论物理硕士生准备的教材，而非面向本科生的入门读物。书中的公式推导细致入微，每一步都清晰可见，这对于那些享受纯数学美感的读者来说或许是福音。但对于我这种更期待看到物理概念如何转化为实际技术，比如新型太阳能电池的工作原理或者量子计算的硬件基础的读者而言，这本书提供的信息略显滞后。它更像是一部回顾性的经典，巩固了我们对20世纪初物理学的理解，却鲜有对当前科技前沿的触及。例如，在讨论到凝聚态物理时，作者的笔墨似乎停在了晶格振动和能带理论的经典描述上，对于拓扑绝缘体或者高温超导的最新进展，只是一笔带过，缺乏深入探讨的欲望，让人感觉作者的关注点似乎更偏向于理论的完备性，而非技术的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆