大學(xué)物理學(xué)(第三版)B版 熱學(xué)、光學(xué)、量子物理
定 價(jià):38 元
- 作者:張三慧
- 出版時(shí)間:2009/2/1
- ISBN:9787302193432
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:O4
- 頁碼:
- 紙張:31
- 版次:3
- 開本:16開
本書是張三慧編著的《大學(xué)物理學(xué)》(第三版)中的《熱學(xué)、光學(xué)、量子物理》分冊(cè)。熱學(xué)部分包括溫度和氣體動(dòng)理論,熱力學(xué)第一和第二定律。光學(xué)部分在講了波動(dòng)光學(xué)的光的干涉、衍射、偏振等規(guī)律之后,也講了幾何光學(xué)的基本知識(shí)。量子物理部分包括微觀粒子的二象性、薛定諤方程(定態(tài))、原子中的電子能態(tài)、分子的結(jié)構(gòu)和能級(jí)、固體中電子的能態(tài)、量子統(tǒng)計(jì)的基本概念和核物理的基礎(chǔ)知識(shí)。各部分內(nèi)容均配置了適量的聯(lián)系實(shí)際的例題和習(xí)題。除了基本內(nèi)容外,還專題介紹了能源與環(huán)境、全息照相、光學(xué)信息處理、液晶、非線性光學(xué)、自由電子激光、多光子吸收、激光冷卻、納米科技等今日物理趣聞,以及幾位科學(xué)家的傳略。書末還列出了歷年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者名錄及其創(chuàng)新課題。本書基本內(nèi)容講解簡明有序,擴(kuò)展內(nèi)容通俗易懂.
本書可作為高等院校的物理教材,也可以作為中學(xué)物理教師教學(xué)或其他讀者自學(xué)的參考書,與本書配套的《大學(xué)物理學(xué)輔導(dǎo)(第2版)》和《大學(xué)物理學(xué)(第三版)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答》可幫助讀者學(xué)習(xí)本書。
大學(xué)物理學(xué)(第三版)熱學(xué)、光學(xué)、量子物理以上力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)各篇的內(nèi)容基本上都是經(jīng)典理論,但也在適當(dāng)?shù)胤酱┎辶肆孔永碚摰母拍詈徒Y(jié)論以便相互比較。
量子物理篇是從波粒二象性出發(fā)以定態(tài)薛定諤方程為基礎(chǔ)講解的。介紹了原子、分子和固體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及核物理的知識(shí)。關(guān)于教學(xué)要求中的擴(kuò)展內(nèi)容,如基本粒子和宇宙學(xué)的基本知識(shí)是在“今日物理趣聞A”和“今日物理趣聞C”欄目中作為現(xiàn)代物理學(xué)前沿知識(shí)介紹的。
本書除了5篇基本內(nèi)容外,還開辟了“今日物理趣聞”欄目,介紹物理學(xué)的近代應(yīng)用與前沿發(fā)展,而“科學(xué)家介紹”欄目用以提高學(xué)生素養(yǎng),鼓勵(lì)成才。
本書各章均配有思考題和習(xí)題,以幫助學(xué)生理解和掌握已學(xué)的物理概念和定律或擴(kuò)充一些新的知識(shí)。這些題目有易有難,絕大多數(shù)是實(shí)際現(xiàn)象的分析和計(jì)算。題目的數(shù)量適當(dāng),不以多取勝。也希望學(xué)生做題時(shí)不要貪多,而要求精,要真正把做過的每一道題從概念原理上搞清楚,并且用盡可能簡潔明確的語言、公式、圖像表示出來,需知,對(duì)一個(gè)科技工作者來說,正確地書面表達(dá)自己的思維過程與成果也是一項(xiàng)重要的基本功。
本書在保留經(jīng)典物理精髓的基礎(chǔ)上,特別注意加強(qiáng)了現(xiàn)代物理前沿知識(shí)和思想的介紹。本書內(nèi)容取材在注重科學(xué)性和系統(tǒng)性的同時(shí),還注重密切聯(lián)系實(shí)際,選用了大量現(xiàn)代科技與我國古代文明的資料,力求達(dá)到經(jīng)典與現(xiàn)代,理論與實(shí)際的完美結(jié)合。
本書在量子物理篇中專門介紹了近代(主要是20世紀(jì)30年代)物理知識(shí),并在其他各篇適當(dāng)介紹了物理學(xué)的最新發(fā)展,同時(shí)為了在大學(xué)生中普及物理學(xué)前沿知識(shí)以擴(kuò)大其物理學(xué)背景,在“今日物理趣聞”專欄中,分別介紹了“基本粒子”、“混沌--決定論的混亂”、“大爆炸和宇宙膨脹”、“能源與環(huán)境”、“等離子體”、“超導(dǎo)電性”、“激光應(yīng)用二例”、“新奇的納米技術(shù)”等專題。這些都是現(xiàn)代物理學(xué)以及公眾非常關(guān)心的題目。本書所介紹的趣聞?dòng)械囊焉煺沟阶罱鼛啄甑陌l(fā)現(xiàn),這些“趣聞”很受學(xué)生的歡迎,他們拿到新書后往往先閱讀這些內(nèi)容。
物理學(xué)很多理論都直接聯(lián)系著當(dāng)代科技乃至人們的日常生活。教材中列舉大量實(shí)例,既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又有助于對(duì)物理概念和定律的深刻理解以及創(chuàng)造性思維的啟迪。本書在例題、思考題和習(xí)題部分引用了大量的實(shí)例,特別是反映現(xiàn)代物理研究成果和應(yīng)用的實(shí)例,如全球定位系統(tǒng)、光盤、宇宙探測、天體運(yùn)行、雷達(dá)測速、立體電影等。同時(shí)還大量引用了我國從古到今技術(shù)上以及生活上的有關(guān)資料,例如古籍《宋紀(jì)要》關(guān)于“客星”出沒的記載,北京天文臺(tái)天線陣,長征火箭,神舟飛船,天壇祁年殿,黃果樹瀑布,阿迪力走鋼絲,抖空竹,1976年唐山地震,1988年特大洪災(zāi),等等。這些例子體現(xiàn)了民族文化,可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的“親切感”,而且有助于學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任心的提升。
物理教學(xué)除了“授業(yè)”外,還有“育人”的任務(wù)。為此本書介紹了十幾位科學(xué)大師的事跡,簡要說明了他們的思想境界、治學(xué)態(tài)度、開創(chuàng)精神和學(xué)術(shù)成就,以之作為學(xué)生為人處事的借鑒。在此我還要介紹一下我和帕塞爾教授的一段交往。帕塞爾教授是哈佛大學(xué)教授,1952年因?qū)舜殴舱裱芯康某晒麡s獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。我于1977年看到他編寫的《電磁學(xué)》,深深地為他的新講法所折服。用他的書講述兩遍后,于1987年貿(mào)然寫信向他請(qǐng)教,沒想到很快就收到他的回信(見附圖)和贈(zèng)送給我的教材(第二版)及習(xí)題解答。他這種熱心幫助一個(gè)素不相識(shí)的外國教授的行為使我非常感動(dòng)。
帕塞爾《電磁學(xué)》(第二版)封面
本書作者與帕塞爾教授合影(1993年)
帕塞爾回信復(fù)印件
他在信中寫道“本書170~171頁關(guān)于L. Page的注解改正了第一版的一個(gè)令人遺憾的疏忽。1963年我寫該書時(shí)不知道Page那篇出色的文章,我并不認(rèn)為我的講法是原創(chuàng)的--遠(yuǎn)不是這樣--但當(dāng)時(shí)我沒有時(shí)間查找早先的作者追溯該講法的歷史,F(xiàn)在既然你也喜歡這種講法,我希望你和我一道在適當(dāng)時(shí)機(jī)宣揚(yáng)Page的1912年的文章!币晃晃锢韺W(xué)大師對(duì)自己的成就持如此虛心、謙遜、實(shí)事求是的態(tài)度使我震撼。另外,他對(duì)自己書中的疏漏(實(shí)際上有些是印刷錯(cuò)誤)認(rèn)真修改,這種嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度和科學(xué)精神也深深地教育了我。帕塞爾這封信所顯示的作為一個(gè)科學(xué)家的優(yōu)秀品德,對(duì)我以后的為人處事治學(xué)等方面都產(chǎn)生了很大影響,始終視之為楷模追隨仿效,而且對(duì)我教的每一屆學(xué)生都要展示帕塞爾的這一封信對(duì)他們進(jìn)行教育,收到了很好的效果。
本書的撰寫和修訂得到了清華大學(xué)物理系老師的熱情幫助(包括經(jīng)驗(yàn)與批評(píng)),也采納了其他兄弟院校的教師和同學(xué)的建議和意見。此外,也從國內(nèi)外的著名物理教材中吸取了很多新的知識(shí)、好的講法和有價(jià)值的素材。這些教材主要有:新概念物理教程(趙凱華等), Feyman Lectures on Physics, Berkeley Physics Course (Purcell E M, Reif F, et al.) , The Manchester Physics Series (Mandl F, et al.) , Physics (Chanian H C.) , Fundamentals of Physics (Resnick R) , Physics (Alonso M et al.)等。
對(duì)于所有給予本書幫助的老師和學(xué)生以及上述著名教材的作者,本人在此謹(jǐn)致以誠摯的謝意。清華大學(xué)出版社諸位編輯對(duì)第三版雜亂的原稿進(jìn)行了認(rèn)真的審閱和編輯,特在此一并致謝。
張三慧2008年10月于清華園
第3篇 熱 學(xué)
第17章 溫度和氣體動(dòng)理論3
17.1 平衡態(tài)3
17.2 溫度的概念4
17.3 理想氣體溫標(biāo)5
17.4 理想氣體狀態(tài)方程7
17.5 氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)9
17.6 理想氣體的壓強(qiáng)11
17.7 溫度的微觀意義14
17.8 能量均分定理16
17.9 麥克斯韋速率分布律18
17.10 麥克斯韋速率分布律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證24
*17.11 玻耳茲曼分布律25
17.12 實(shí)際氣體等溫線27
*17.13 范德瓦耳斯方程28
*17.14 非平衡態(tài) 輸運(yùn)過程32
提要36
思考題38
習(xí)題39
科學(xué)家介紹 玻耳茲曼43
第18章 熱力學(xué)第一定律46
18.1 功 熱量 熱力學(xué)第一定律46
18.2 準(zhǔn)靜態(tài)過程48
18.3 熱容51
18.4 絕熱過程56
18.5 循環(huán)過程60
18.6 卡諾循環(huán)62
18.7 致冷循環(huán)65
提要66
思考題68
習(xí)題68
科學(xué)家介紹 焦耳73
今 日物理趣聞I 能源與環(huán)境76
I.1 各式能源的利用76
I.2 人類環(huán)境問題77
第19章 熱力學(xué)第二定律82
19.1 自然過程的方向82
19.2 不可逆性的相互依存84
19.3 熱力學(xué)第二定律及其微觀意義85
19.4 熱力學(xué)概率與自然過程的方向87
19.5 玻耳茲曼熵公式與熵增加原理90
19.6 可逆過程92
19.7 克勞修斯熵公式94
19.8 用克勞修斯熵公式計(jì)算熵變98
*19.9 溫熵圖100
*19.10 熵和能量退降101
提要102
思考題103
習(xí)題104
今 日物理趣聞J 耗散結(jié)構(gòu)107
J.1 宇宙真的正在走向死亡嗎107
J.2 生命過程的自組織現(xiàn)象107
J.3 無生命世界的自組織現(xiàn)象109
J.4 開放系統(tǒng)的熵變110
J.5 稍離平衡的系統(tǒng)111
J.6 遠(yuǎn)離平衡的系統(tǒng)112
J.7 通過漲落達(dá)到有序113
第4篇 光 學(xué)
第20章 振動(dòng)117
20.1 簡諧運(yùn)動(dòng)的描述117
20.2 簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)120
20.3 簡諧運(yùn)動(dòng)的能量124
20.4 阻尼振動(dòng)125
20.5 受迫振動(dòng) 共振127
20.6 同一直線上同頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的合成128
20.7 同一直線上不同頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的合成130
*20.8 諧振分析131
*20.9 兩個(gè)相互垂直的簡諧運(yùn)動(dòng)的合成133
提要134
思考題135
習(xí)題136
第21章 波動(dòng)140
21.1 行波140
21.2 簡諧波141
21.3 物體的彈性形變146
21.4 彈性介質(zhì)中的波速148
21.5 波的能量150
21.6 惠更斯原理與波的反射和折射153
21.7 波的疊加 駐波156
21.8 聲波160
*21.9 地震波162
*21.10 水波163
21.11 多普勒效應(yīng)165
*21.12 行波的疊加和群速度169
*21.13 孤子171
提要172
思考題174
習(xí)題175
第22章 光的干涉181
22.1 楊氏雙縫干涉181
22.2 相干光185
*22.3 光的非單色性對(duì)干涉條紋的影響187
*22.4 光源的大小對(duì)干涉條紋的影響189
22.5 光程192
22.6 薄膜干涉(一)--等厚條紋194
22.7 薄膜干涉(二)--等傾條紋198
22.8 邁克耳孫干涉儀200
提要201
思考題202
習(xí)題203
科學(xué)家介紹 托馬斯·楊和菲涅耳206
第23章 光的衍射209
23.1 光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理209
23.2 單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射210
23.3 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)215
23.4 細(xì)絲和細(xì)粒的衍射217
23.5 光柵衍射219
23.6 光柵光譜225
23.7 光盤及其錄音與放音227
23.8 X射線衍射231
提要232
思考題233
習(xí)題234
今 日物理趣聞K 全息照相237
K.1 全息照片的拍攝237
K.2 全息圖像的觀察239
K.3 全息照相的應(yīng)用240
今 日物理趣聞L 光學(xué)信息處理241
L.1 空間頻率與光學(xué)信息241
L.2 空間頻譜分析242
L.3 阿貝成像原理和空間濾波243
L.4 θ調(diào)制245
第24章 光的偏振246
24.1 光的偏振狀態(tài)246
24.2 線偏振光的獲得與檢驗(yàn)248
24.3 反射和折射時(shí)光的偏振250
24.4 由散射引起的光的偏振251
24.5 雙折射現(xiàn)象252
*24.6 橢圓偏振光和圓偏振光256
*24.7 偏振光的干涉259
*24.8 人工雙折射260
*24.9 旋光現(xiàn)象261
提要263
思考題264
習(xí)題265
今 日物理趣聞M 液晶268
M.1 液晶的結(jié)構(gòu)268
M.2 液晶的光學(xué)特性269
今 日物理趣聞N 非線性光學(xué)272
N.1 非線性光學(xué)與激光272
N.2 倍頻與混頻272
N.3 自聚焦274
N.4 受激拉曼散射275
第25章 幾何光學(xué)276
25.1 光線276
25.2 光的反射277
25.3 球面反射鏡279
25.4 光的折射281
25.5 薄透鏡的焦距283
25.6 薄透鏡成像286
25.7 人眼290
25.8 助視儀器291
提要294
思考題295
習(xí)題297
第5篇 量 子 物 理
第26章 波粒二象性303
26.1 黑體輻射303
26.2 光電效應(yīng)306
26.3 光的二象性 光子308
26.4 康普頓散射311
26.5 粒子的波動(dòng)性314
26.6 概率波與概率幅317
26.7 不確定關(guān)系320
提要325
思考題326
習(xí)題326
科學(xué)家介紹 德布羅意329
第27章 薛定諤方程331
27.1 薛定諤得出的波動(dòng)方程331
27.2 無限深方勢(shì)阱中的粒子335
27.3 勢(shì)壘穿透338
27.4 諧振子343
提要345
思考題345
習(xí)題346
科學(xué)家介紹 薛定諤348
第28章 原子中的電子350
28.1 氫原子350
28.2 電子的自旋與自旋軌道耦合358
*28.3 微觀粒子的不可分辨性和泡利不相容原理364
28.4 各種原子核外電子的組態(tài)365
*28.5 X射線369
28.6 激光372
*28.7 分子結(jié)構(gòu)376
*28.8 分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能級(jí)380
提要384
思考題385
習(xí)題386
科學(xué)家介紹 玻爾389
今 日物理趣聞O 自由電子激光391
今 日物理趣聞P 激光應(yīng)用二例394
P.1 多光子吸收394
P.2 激光冷卻與捕陷原子396
第29章 固體中的電子399
29.1 自由電子按能量的分布399
29.2 金屬導(dǎo)電的量子論解釋403
*29.3 量子統(tǒng)計(jì)404
29.4 能帶 導(dǎo)體和絕緣體407
29.5 半導(dǎo)體410
29.6 PN結(jié)411
29.7 半導(dǎo)體器件412
提要414
思考題416
習(xí)題416
今 日物理趣聞Q 新奇的納米科技418
Q.1 什么是納米科技418
Q.2 納米材料419
Q.3 納米器件420
第30章 核物理422
30.1 核的一般性質(zhì)422
30.2 核力426
30.3 核的結(jié)合能427
*30.4 核的液滴模型430
30.5 放射性和衰變定律432
30.6 α衰變436
*30.7 穆斯堡爾效應(yīng)437
30.8 β衰變442
30.9 核反應(yīng)445
提要448
思考題449
習(xí)題449
元素周期表452
數(shù)值表453
習(xí)題答案455
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者名錄465
索引470