Physics for Scientists and Engineers, Part 3 (4th Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Doug Giancoli

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-03-15

价格:USD 46.67

装帧:Paperback

isbn号码:9780132273626

丛书系列:

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《科学与工程物理学：波动、光学与近代物理》（第四版） 概述 《科学与工程物理学：波动、光学与近代物理》（第四版）是一本为高等院校理工科学生量身打造的物理学教材，旨在系统性地阐述经典物理学的进阶内容，并为现代物理学的学习奠定坚实基础。本书聚焦于波动现象、光的本质与传播、以及构成我们现代世界基石的近代物理概念。不同于旨在概览整个物理学领域的入门级书籍，《本卷》深入探讨了特定的物理分支，其内容设计旨在满足那些需要对这些领域有深刻理解的科学和工程领域学生的具体需求。 本书在内容组织上循序渐进，从相对直观的波动概念出发，逐步深入到更为抽象和复杂的光学现象，最终引向量子力学和相对论等颠覆性的近代物理理论。每一章节都力求在概念的引入、数学推导的严谨性以及实际应用的展示之间取得平衡，确保学生不仅能理解理论的精髓，还能将其应用于解决实际问题。本书的语言清晰流畅，避免不必要的术语堆砌，同时注重培养学生的物理直觉和分析能力。 核心内容模块 第一部分：波动学 本部分是本书的起点，它将带领读者探索自然界中最普遍且至关重要的物理现象之一——波动。我们将从波的基本属性入手，理解波的产生、传播方式以及其关键特征，如波长、频率、振幅和波速。 简谐振动与阻尼振动： 深入分析了简谐振动的数学模型，包括位移、速度和加速度随时间的周期性变化，以及能量在动能和势能之间的转换。在此基础上，本书将探讨实际系统中普遍存在的阻尼振动，分析阻尼力对振幅和频率的影响，并介绍过阻尼、临界阻尼和欠阻尼等不同情况下的振动行为，以及它们在工程和物理系统中的应用，例如减震器设计和电路分析。 耦合振子系统： 进一步将振动概念扩展到多个相互作用的振子系统，分析耦合力如何影响系统的振动模式和频率。学生将学习到如何通过正交变换等方法分析复杂耦合系统的自由振动，理解简正模式和能量在不同模式之间的传递，这对于理解更复杂的物理系统，如分子振动和晶格振动至关重要。 波的传播与叠加： 详细阐述了横波和纵波的传播特性，包括波的能量和动量传递。本书将重点介绍波的叠加原理，这是理解干涉和衍射现象的基础。通过对不同波源产生的波的叠加，学生将学习到相长干涉和相消干涉的条件，以及驻波的形成。 声波与多普勒效应： 聚焦于声波的性质，包括声速、声强、声压以及人耳对声音的感知。我们将深入分析多普勒效应，解释声波频率如何因观察者或声源的相对运动而发生改变，并探讨其在雷达、声呐以及天文学等领域的广泛应用。 机械波的反射、折射与散射： 探讨机械波在遇到介质界面时的行为，包括反射和折射定律，以及波的散射现象。通过这些概念，学生可以理解波在不同介质中传播时能量和方向的变化，为后续的光学部分打下基础。 第二部分：光学 光学部分将深入研究光的本质、传播规律以及其与物质的相互作用。本部分内容既包含经典光学的光线模型，也为理解光的波动性奠定基础。 几何光学： 从光的直线传播假设出发，介绍光的反射和折射定律。我们将详细分析平面镜和曲面镜的成像规律，以及透镜的成像原理，包括焦距、物距、像距之间的关系（如成像公式）以及放大率。通过对组合透镜系统的分析，学生将能掌握各种光学仪器的基本工作原理，如照相机、显微镜和望远镜。 光的干涉： 深入探讨光的干涉现象，这是证明光具有波动性的关键证据之一。本书将详细讲解杨氏双缝干涉实验，分析干涉条纹的形成条件和间距，并介绍薄膜干涉，如肥皂泡和油膜上的彩虹色现象。学生将学习到如何利用干涉原理进行精密测量，如迈克尔逊干涉仪的应用。 光的衍射： 进一步研究光在遇到障碍物或通过狭缝时的弯曲现象，即衍射。我们将分析单缝衍射、圆孔衍射以及夫琅和费衍射和菲涅尔衍射的特点。通过对衍射的理解，学生将能解释光学仪器的分辨率极限，并理解光栅作为一种重要的光学元件。 光的偏振： 探讨光的偏振现象，即光波的电场矢量振动方向的限制。本书将介绍自然光、线偏振光和圆偏振光，以及通过偏振片、布儒斯特角反射和双折射等现象产生和检测偏振光的方法。偏振光在液晶显示器、偏光太阳镜和三维电影等技术中扮演着核心角色。 光与物质的相互作用： 概述光与物质相互作用的多种方式，包括光的吸收、散射和色散。学生将了解不同物质对光的选择性吸收如何导致颜色产生，以及瑞利散射和米氏散射的机制，例如天空的蓝色和云的白色。色散现象则解释了白光通过棱镜分解成七色光的原因。 第三部分：近代物理 本部分将带领读者跨入20世纪物理学的革命性领域，探索微观世界的奇妙规律，以及时空本身的深刻本质。 黑体辐射与光电效应： 回顾普朗克的量子假说，解释黑体辐射谱的量子化起源，以及爱因斯坦对光电效应的解释，引入光子概念，确立了光的波粒二象性。学生将理解能量子和光子的概念，以及它们如何挑战经典物理学的极限。 原子光谱与玻尔模型： 介绍原子光谱的离散性，并详细阐述玻尔原子模型，解释氢原子能级的量子化以及其发光和吸光过程。虽然玻尔模型存在局限性，但它为量子力学的发展提供了重要的过渡。 波粒二象性与不确定性原理： 进一步深化对波粒二象性的理解，介绍德布罗意的物质波概念，并阐述海森堡不确定性原理，揭示了微观粒子固有属性的测量限制。学生将认识到微观粒子行为的概率性和非决定性。 量子力学基础： 引入量子力学的基本概念，如波函数、薛定谔方程以及其在描述粒子状态中的作用。本书将讲解如何通过波函数计算粒子的概率分布、能量等物理量，并可能介绍一些简单的量子体系，如一维无限深势阱和量子谐振子。 原子核物理初步： 简要介绍原子核的结构、放射性衰变（α, β, γ衰变）以及核反应的基本概念。学生将了解原子核的结合能和核能的来源，为理解核能的应用和核武器的原理打下基础。 相对论初步： 介绍狭义相对论的两个基本假设，以及由此推导出的时间膨胀、长度收缩和质能方程（E=mc²）等重要结论。本书将简要触及广义相对论的基本思想，即引力是时空弯曲的表现。 教学特色与目标 本书的编写遵循以下核心原则： 概念清晰： 致力于以清晰易懂的语言解释复杂的物理概念，辅以丰富的类比和图示，帮助学生建立直观的理解。 数学严谨： 在概念阐述的基础上，提供必要且适当的数学推导，让学生理解物理规律的定量表达。 问题导向： 每章都配有大量精选的例题和习题，涵盖从概念理解到复杂计算的不同难度，鼓励学生运用所学知识解决实际问题。 联系实际： 强调物理学在现代科学技术中的应用，通过介绍实际案例，激发学生的学习兴趣，让他们看到物理学的现实意义。 思维培养： 鼓励学生独立思考，通过分析和推理，形成解决物理问题的能力，培养严谨的科学思维方式。 适用对象 本书适用于高等院校物理学、工程学（包括机械工程、电气工程、航空航天工程、材料科学等）、化学、天文学、计算机科学等专业的本科生。对于对物理学有浓厚兴趣，希望深入了解波动、光学和近代物理的学生，本书也同样适用。 结语 《科学与工程物理学：波动、光学与近代物理》（第四版）旨在为学生提供一套全面、深入且富有启发性的物理学学习体验。通过对波动、光学以及近代物理学的系统性学习，学生不仅能够掌握扎实的物理学基础知识，更能培养出分析问题、解决问题的能力，为他们未来在科学研究和工程实践领域的发展打下坚实的基础。本书将带领读者一同探索物质世界的奥秘，领略物理学思想的魅力。

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