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出版者:人民邮电出版社

作者:杨玉民

出品人:

页数:261 页

译者:

出版时间:2005-8

价格:9.8

装帧:平装

isbn号码:9787115134141

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《量子力学导论：微观世界的奇妙之旅》 内容简介 本书旨在为初学者系统介绍量子力学的基本概念、核心理论和重要应用，为理解现代物理学的基石奠定坚实的基础。我们专注于清晰、直观地阐述那些最初看似反直觉的量子现象，避免过度复杂的数学推导，但同时确保物理图像的严谨性。 第一部分：从经典到量子的飞跃 本部分将回顾十九世纪末经典物理学所面临的危机，这些危机直接催生了量子理论的诞生。 黑体辐射与普朗克假设： 详细探讨了经典物理学在解释黑体辐射谱时遭遇的“紫外灾难”。随后，我们将深入剖析普朗克引入能量量子化概念（$E=h u$）的革命性意义，理解能量不再是连续可变的物理量。 光电效应与光子的概念： 阐述爱因斯坦如何利用光量子（光子）的概念成功解释光电效应的实验现象，特别是光电子发射的频率阈值问题。这将引导读者接受光的“粒子性”这一新概念。 原子光谱与玻尔模型： 分析氢原子光谱的线状结构，介绍玻尔的半经典模型。重点阐述其对原子能级的量子化假设，及其在解释特定元素光谱时的成功与局限性。 德布罗意物质波： 探讨德布罗意提出的“波粒二象性”的普遍性，即一切物质都具有波的属性。通过计算电子的德布罗意波长，初步建立宏观世界与微观世界的联系。 第二部分：量子力学的数学框架与核心原理 本部分是本书的核心，我们将构建描述微观粒子的数学工具，并阐述量子力学的基本公设。 波函数与薛定谔方程： 引入波函数 $Psi(mathbf{r}, t)$ 作为描述量子态的中心概念。详细讨论定态薛定谔方程和含时薛定谔方程，理解波函数如何随时间演化。 概率诠释（玻恩定则）： 深入讲解波函数的模方 $|Psi|^2$ 的物理意义——找到粒子的概率密度。讨论归一化条件以及概率流的概念。 算符、本征值与测量： 介绍力学量（如位置、动量、能量）在量子力学中由特定的线性算符来表示。讲解算符的本征值对应于测量该物理量可能得到的结果，以及本征态的完备性。 不确定性原理： 详细推导和阐释海森堡不确定性关系（如 $Delta x Delta p geq hbar/2$）。这不是测量仪器精度的问题，而是自然界固有的基本属性，解释了微观粒子的“模糊性”。 对易关系与守恒定律： 探讨算符的对易关系。理解只有对易的量才能同时被精确测量，以及由特定算符守恒引出的系统守恒定律。 第三部分：一维与三维势场中的量子问题 本部分通过具体的、可求解的模型，展示量子力学如何精确描述粒子的行为。 自由粒子与平面波： 描述在没有外力作用下的粒子运动状态。 无限深势阱（粒子在箱子中）： 这是一个极其重要的模型，用于清晰展示量子化能级、波函数的节点和零点能的必然出现。 有限深势阱与隧穿效应： 研究粒子被势垒包围的情况，重点分析量子隧穿现象——粒子有非零概率穿过比其能量更高的势垒，这是经典物理学完全无法解释的现象，在扫描隧道显微镜等技术中有重要应用。 谐振子： 求解量子谐振子问题，这是处理分子振动和场论中激发态的基石。对比经典谐振子与量子谐振子的能量分布。 角动量与中心势场问题： 转向三维问题，引入球坐标系下的薛定谔方程。着重讨论角动量的量子化特性，为理解原子结构做铺垫。 第四部分：原子结构与全同粒子 本部分将量子力学应用于理解多电子原子和物质的宏观性质。 氢原子精细结构： 在中心势场模型的基础上，计算氢原子的能级，解释其精细结构。 泡利不相容原理： 引入全同粒子（费米子和玻色子）的概念。详细阐述泡利不相容原理对电子在原子中排布的决定性作用，这是理解元素周期表的关键。 自旋的引入： 讨论电子的内在角动量——自旋，理解其量子化性质（$pm hbar/2$）及其在化学键形成中的角色。 半导体基础的量子视角： 简要探讨能带理论的量子起源，说明电子在周期性势场中如何形成能带和禁带结构，为固体物理学奠定基础。 总结 本书力求在概念的深度和数学的易懂性之间取得平衡，旨在使读者不仅能够掌握量子力学的基本数学形式，更重要的是，能够建立起一套全新的、符合微观世界规律的物理直觉。掌握这些内容，将为后续深入学习固体物理、量子场论以及粒子物理学打下坚实的基础。

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这本书的术语使用和定义的统一性，是我在阅读过程中感受最深刻的一点，它反映了作者在不同章节写作时可能参考了多套不同的标准体系，导致了轻微的知识体系“分裂”。举个例子，关于“损耗角正切”这个概念，在介质特性章节中，它被定义为与频率相关的某个特定参数的倒数，并且符号固定为 $ an delta$；然而，在后续的滤波器设计部分，为了与某个特定的国际标准接轨，作者突然切换到另一个符号系统来表示相近的概念，虽然物理意义是相同的，但这种不一致性迫使我必须频繁翻回前面的定义去核对，打断了阅读的连贯性。这种细节上的不严谨，在严谨的工程技术领域是需要避免的。此外，全书的习题设计也偏向理论证明，缺乏足够的计算类和设计类题目来巩固所学知识。很多章节的末尾只有几个概念性的提问，这使得我很难通过实际操作来检验自己对公式的掌握程度。如果每章末尾能附带十个左右不同难度的、需要使用计算工具或手工推导才能完成的综合性习题，并提供详细的解题思路（哪怕是简写答案），这本书的教学实用价值会提升一个档次。目前来看，它更像是一本优秀的“理论手册”，而非全面的“学习教程”。

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坦白地说，这本书在图文配合方面做得有待商榷，尤其是那些涉及高频场分布和波导结构的部分。图表的清晰度和详尽程度，是衡量一本技术书籍质量的重要标准，而这本书在这方面表现得有些参差不齐。有些电路原理图画得非常精细，连元件的极性、反馈路径都标注得一清二楚，让人一看便知；但一到涉及电磁场矢量场的剖面图时，线条就变得模糊不清，尤其是在印刷品上，那些黑白灰的渐变层次感几乎完全丢失，我不得不借助电脑屏幕的高分辨率来辨认不同区域的能量密度分布。更令人困惑的是，很多关键的数学推导过程被简化成了几行文字的结论，这对于习惯了步步为营跟随作者思路的读者来说，无疑是一种阻碍。例如，在介绍不同腔体谐振模式（TE/TM）的特性时，如果能配上一些三维的、带有动画效果的图示（即便是在纸质书中通过多视图组合实现），将会极大提升理解效率。现在的状态更像是，作者已经走到了山顶，然后回头指着山脚下的路对你说“你看，就是那样上来的”，却没怎么展示攀登的艰辛过程。这本书更像是为已经掌握基础建模能力的研究生准备的，而不是为初次接触该领域的本科生设计的辅助教材。

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这本书的叙述风格着实有些“学术化”到让人心生敬畏，它几乎可以说是用最严谨的数学语言来构建整个理论大厦的。对于那些习惯了通俗易懂、充满比喻式解释的科普读物的人来说，这本书无疑会是一次严肃的挑战。我记得翻到关于史密斯圆图那一章时，作者直接给出了完整的复平面坐标变换公式，然后便直接进入了阻抗匹配的实际应用，中间几乎没有用任何生活中的例子或者类比来软化这个概念。这种“干货爆炸”的处理方式，优点是信息密度极高，可以迅速定位到核心的理论本质；但缺点也非常明显，那就是对于那些依赖直观感受来理解抽象概念的学习者来说，理解曲线和向量的几何意义会变得异常困难。我花了很长时间才明白为什么某个特定端口的电压驻波比会对应到圆周上的某个点，这中间的逻辑跳跃性太大。此外，书中对实验验证和实际工程案例的引用相对较少，多数内容停留在理论推导层面。如果能增加一些“此理论在XXX设备上是如何体现的”这类实例分析，哪怕只是简短的附注，都会大大增强学习的趣味性和实用性，让读者感觉到自己手中的知识不再是孤立的公式，而是能够驱动现实世界中电子设备运行的强大力量。这本书的“内功”很深厚，但“招式”的演示略显不足。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了沉稳的深蓝色调，搭配上简洁的银色字体，透着一股专业又严谨的气息。初次翻开，就能感受到纸张的质感相当不错，那种微微泛黄的纸张，在灯光下阅读起来眼睛也不会感到特别疲劳。不过，我得说，对于一个初学者来说，这本书的排版和字体大小可能需要一些适应。有时候，一些关键公式和图表的密度稍显过大，初次接触这些复杂概念时，会感觉信息量有点猛。我特别留意了目录，它结构清晰，从最基本的电磁波理论讲起，逐步深入到具体的电路分析，这种循序渐进的编排方式无疑是帮助理解复杂知识体系的基石。然而，在某些章节的过渡上，我个人觉得略显生硬，像是两个独立的小讲义被强行拼凑在一起，缺乏那种浑然一体的流畅感。特别是关于传输线理论的那一部分，虽然内容详实，但作者似乎默认读者已经具备了扎实的微积分和复变函数基础，对于那些希望从零开始建立知识体系的人来说，可能会在某些数学推导环节感到吃力，需要花费额外的时间去查阅辅助资料。总的来说，这是一本看起来很“硬核”的教材，适合有一定基础的工程师或学生作为参考和进阶阅读的工具书，而不是那种面向大众普及的入门读物。

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我非常欣赏作者试图涵盖尽可能广泛技术领域的广度，这本书的“野心”是值得肯定的。它不仅触及了基本的传输线理论，还扩展到了现代的微波器件和部分系统集成的前沿概念。这种全景式的视角，确实能让读者对整个技术领域有一个宏观的认识。然而，正如任何试图包罗万象的著作一样，这种广度也带来了“深度不足”的副作用。在探讨诸如噪声系数、线性化技术等对现代通信系统至关重要的部分时，内容显得相对简略，更多的是概念的罗列和基本公式的引用，缺乏深入的数学建模和参数分析。例如，在谈到某个新型半导体材料的应用时，书中只是简单提到了其优势，但并未深入剖析其在特定频率范围内的物理限制和温度敏感性等关键工程考量。这使得我对这些前沿部分的理解停留在表面，无法形成自己的批判性认识。简而言之，这本书像是一份详尽的“技术地图”，标明了所有主要城镇和道路，但对于深入探索各个区域的“风土人情”和“地理细节”，读者还需要依靠其他更专业的书籍。它是一份极好的起点，但绝非终点，更像是一个优秀的研究方向指引手册。

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