光学实验与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:孙绪保 编

出品人:

页数:87

译者:

出版时间:2009-5

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787564022761

丛书系列:

图书标签:

• 照明
• 数学
• 光学
• 实验
• 仿真
• 物理
• 光学仪器
• 光学生理学
• 光电效应
• 干涉
• 衍射
• 偏振

《现代材料的物理学：从微观到宏观的探索》 简介： 本书深入剖析了现代材料的物理学原理，旨在为读者提供一个全面而系统的理解框架。我们不再局限于单一学科的视角，而是将物理学的基本概念贯穿于材料的结构、性能以及应用之中，从原子尺度的相互作用到宏观表现的特性，层层递进，揭示材料世界的奥秘。 核心内容概述： 第一部分：材料的微观结构与量子力学基础 材料的物理性质源于其内在的原子和电子结构。本部分将首先回顾量子力学的基础知识，包括波粒二象性、薛定谔方程、量子态叠加与纠缠等概念。在此基础上，我们将探讨原子核的结构、原子轨道的排布以及化学键的形成机理，如离子键、共价键和金属键，这直接决定了材料的形成和基本稳定性。 随后，我们将聚焦于固体材料中的电子行为。布里渊区、能带理论是理解导体、绝缘体和半导体性质的关键。我们将详细阐述晶格振动（声子）在材料热学和电学性质中的作用，以及其与电子的相互散射如何影响材料的导电性和热导率。磁性的起源也将从电子自旋和轨道角动量出发，介绍铁磁性、抗磁性和顺磁性等不同磁化现象的微观机制。 第二部分：宏观材料的力学、热学与电学特性 在理解了微观根源后，本部分将深入探讨宏观材料的经典物理特性，并追溯其与微观结构的联系。 力学性质： 我们将从应力-应变关系出发，介绍弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等基本概念。晶体材料的位错理论将是理解塑性变形机制的核心，而非晶材料的流变行为也将得到阐述。材料的疲劳、蠕变和断裂等失效机制，以及如何通过微观结构调控来提高材料的力学性能，也将是重点。 热学性质： 热容、热膨胀以及热导率是材料宏观热学性质的重要体现。我们将解释这些性质与晶格振动（声子）的紧密关系，并探讨热电效应，即热能与电能之间的相互转化，及其在热电器件中的应用潜力。 电学性质： 除了前述的能带理论在导电性中的作用，本部分还将深入研究材料的介电性能。极化机制（电子极化、离子极化、取向极化、空间电荷极化）将是理解电介质如何响应外加电场的基础。铁电性、压电性等特性及其应用也将得到详细介绍。此外，超导现象的微观机理，如BCS理论，以及其宏观量子效应，如约瑟夫森效应，也将被纳入讨论范围。 第三部分：现代材料的特种性能与前沿探索 本部分将目光投向当今材料科学领域的热点和前沿，展示物理学原理在创造新型功能材料中的关键作用。 光学性质： 材料与光之间的相互作用是极其丰富和迷人的。我们将介绍光的吸收、反射、透射、折射、散射以及衍射等基本光学现象。从材料的电子结构出发，理解光学带隙与材料颜色、透明度的关系。非线性光学材料，即其光学性质随光强变化的材料，以及光子晶体、超材料等新兴材料，它们如何通过精细的结构设计来调控光场，将是本部分的亮点。 磁性材料与器件： 除了基础磁性，我们将聚焦于先进磁性材料，如永磁材料、软磁材料、巨磁电阻材料（GMR）和隧道磁电阻材料（TMR）等。这些材料在信息存储、传感器和能量转换等领域有着广泛的应用。 纳米材料的物理学： 纳米尺度下的材料展现出独特的量子尺寸效应和表面效应。我们将探讨纳米颗粒、纳米线、纳米管等不同形貌的纳米材料的物理特性，以及它们在催化、电子学、生物医学等领域的应用潜力。 智能材料与自适应材料： 能够感知环境变化并作出相应响应的智能材料，如形状记忆合金、液晶材料、压电陶瓷等，将是本部分探讨的内容。我们将分析驱动这些材料响应的物理机制，并展望它们在未来技术中的应用前景。 本书特色： 跨学科整合： 本书将量子力学、固体物理学、材料科学等多个领域的知识融会贯通，力求为读者构建一个更全面、更深入的材料物理学认知体系。 理论与应用并重： 在深入阐述物理原理的同时，本书也紧密结合了各类材料的实际应用，帮助读者理解基础理论如何驱动技术创新。 循序渐进的逻辑： 内容从微观尺度逐步拓展到宏观现象，从基本概念到前沿技术，结构清晰，逻辑严谨，适合物理学、材料科学相关专业的学生以及对材料物理学感兴趣的研究人员和工程师阅读。 深入的物理机制分析： 避免了简单的现象描述，而是着重于分析各种材料特性背后的深层物理机制，培养读者的科学思维能力。 本书旨在成为一本权威的现代材料物理学教材或参考书，帮助读者掌握理解和开发新材料所必需的物理学工具和知识。

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这本书的章节组织逻辑性极强，层层递进，读起来非常顺畅。它没有一上来就抛出高深的理论，而是从最基础的光的直线传播、反射、折射等现象入手，逐步过渡到波动光学，再到更复杂的衍射和偏振。这种由浅入深的结构，非常适合自学。我发现作者非常注重概念的清晰界定，每引入一个新概念，都会用通俗易懂的语言进行解释，避免了晦涩难懂的术语堆砌。例如，在讲解“阿贝数”时，它没有直接给出公式，而是通过不同介质对不同波长光的色散程度来进行形象的比喻，让人瞬间就能抓住核心。这种写作风格，让原本枯燥的物理概念变得生动有趣起来，极大地提升了阅读的积极性。而且，每完成一个专题的学习，书后都会附带一些思考题和拓展阅读的建议，这无疑为渴望更深入了解的读者提供了清晰的进阶路径，体现了作者深厚的教育情怀。

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阅读这本书的过程中，我感受到了一种对“严谨”与“实用”的完美平衡。很多技术书籍为了追求理论的完备性，会牺牲掉实际操作中的可操作性；而一些实操手册又往往在理论深度上有所欠缺。然而，这本书在这两者之间找到了一个绝佳的切入点。它不仅对每一个实验现象背后的物理定律进行了精确的推导和阐述，保证了科学性，同时又非常关注实验的实际操作规范和误差分析。在涉及高精度测量时，书中详细列出了影响结果的各种系统误差和随机误差的来源，并提出了有效的修正方法。这种对细节的把控，体现了作者深厚的专业素养和对读者负责的态度。合上书本时，我感觉自己不仅是获得了一堆知识点，更重要的是，获得了一套严谨的、可迁移的科学研究方法论。这本书的价值，绝不仅仅停留在“光”这个领域本身，它教会了我如何去科学地观察、分析和解决问题，这种思维上的提升是更为宝贵的收获。

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最让我眼前一亮的是，这本书非常紧密地结合了现代计算工具的应用。在当前这个数字化的时代，仅仅停留在纯粹的玻璃、棱镜和光源的时代已经过去了。这本书显然意识到了这一点，它将现代仿真技术——特别是数值计算软件的应用——融入了光学的学习流程。我注意到，书中好几处都提到了如何利用编程语言来模拟光波的传播过程，计算复杂光场的强度分布。这不仅仅是提供了一个软件操作手册，更重要的是，它教会读者如何用计算思维去解决光学问题。比如，当一个理论模型过于复杂，难以通过解析方法求解时，这本书展示了如何构建一个模型，然后通过计算机迭代求解，这无疑是拓宽了我们解决实际工程问题的思路。这种理论指导下的仿真实践，让原本抽象的光学现象变得可视化、可量化，极大地增强了学习的成就感和对知识的掌握程度。

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拿到这本书后，我首先被它详尽的实验步骤所折服。现在的实验指导书，很多都是简单地罗列操作流程，对于实验背后的物理意义和可能遇到的陷阱分析得非常粗略。然而，这本书不同，它对每一个实验的背景、所需的理论基础都做了详尽的铺垫。例如，在介绍“迈克尔逊干涉仪的调整”这一节时，作者不仅清晰地画出了光路图，还用精炼的语言解释了为什么光程差的变化会导致干涉条纹的移动和消失，甚至还专门辟了一个小栏目来讨论环境温度变化对精度的影响。这种细致入微的讲解，让初次接触光学实验的人也能很快进入状态，避免了许多不必要的弯路。更让我感到惊喜的是，书中的图表质量非常高，无论是实验装置的实物图，还是模拟软件的界面截图，都清晰锐利，一目了然，这对于需要对照实物进行操作的读者来说，是极大的便利。可以说，这本书更像是一本集成了多年教学经验的“实验宝典”，而不是冰冷的理论教科书。

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这本书的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调配上跳跃的光斑，立刻让人联想到光的奇妙世界。我一直对物理学，特别是光学领域抱有浓厚的兴趣，平时也涉猎了一些相关的科普读物，但总感觉那些书要么过于理论化，堆砌了大量的数学公式，让人望而却步；要么就是过于浅显，只是蜻蜓点水般介绍一些现象，缺乏深入的探讨。因此，当我在书店里偶然看到这本书时，内心充满了期待。我翻开目录，看到诸如“光的偏振态分析”、“基于MATLAB的光路模拟”等章节标题，立刻感觉到了它的价值所在。这本书似乎在努力架起理论与实践之间的桥梁，既有扎实的物理原理阐述，又有现代仿真技术的应用指导，这种结合对我这种既想理解“为什么”，又想知道“如何做”的读者来说，简直是量身定制。我尤其欣赏作者在引言中提到的，希望通过这本书激发读者动手实践的勇气，而不是仅仅停留在书本知识的被动接受上。这种积极的引导态度，让这本书在众多教材和专著中脱颖而出，仿佛一位经验丰富、循循善诱的导师在向你招手。

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