近代物理实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京师大

作者:熊俊

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2007-8

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787303085767

丛书系列:

图书标签:

• 物理实验
• 近代物理
• 实验教学
• 大学物理
• 物理学
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• 实验指南
• 高等教育
• 理工科
• 实践教学

经典力学：从牛顿到拉格朗日 本书简介 本书深入探讨了经典力学的核心原理、发展历程及其在现代科学中的基石地位。它并非仅仅是牛顿力学定律的简单罗列，而是一部旨在构建完整、严谨且富有洞察力的理论框架的专著。我们将带领读者穿越时空，回顾经典力学从萌芽到成熟的壮阔历程，重点剖析其数学形式的精妙与物理图像的深刻。 第一部分：基础与牛顿体系的构建 本部分奠定理解后续所有力学体系的基石。我们从对运动、力、质量和惯性的精确哲学与物理定义入手。牛顿三大定律被置于历史与逻辑的交叉点上，不仅阐述了其内容，更探讨了其在当时科学革命中的革命性意义。 运动学的完备性： 详细讨论了描述一维、二维和三维运动所需的矢量分析和微积分工具。我们强调瞬时速度和加速度的概念，并将其与积分学（变分法的前身）联系起来。 功、能与守恒律： 能量（动能和势能）的概念是经典力学的核心支柱。本书通过严格的数学推导，确立了机械能守恒定律，并讨论了保守力和非保守力对系统演化的影响。功函数和势函数的引入，使得分析复杂系统的运动趋势变得更加直观和强大。 动量与角动量： 动量定理和角动量定理的推导，尤其是对转动惯量和转动定标量的深入分析，是理解刚体动力学（如陀螺仪的稳定性和行星轨道的精确计算）的关键。 第二部分：变分原理与解析力学（拉格朗日力学） 当牛顿的微分方程方法在处理复杂约束和高维系统时显得力不从心时，解析力学应运而生。本书认为，将力学从基于力的描述转向基于能量的描述，是物理学思想史上的一次深刻飞跃。 最小作用量原理与欧拉-拉格朗日方程： 本部分的核心在于对“作用量” $mathcal{S}$ 的定义和变分计算的应用。我们详细阐述了如何利用泛函微积分中的变分法，从最小作用量原理（即哈密顿原理）出发，优雅地推导出描述系统运动的拉格朗日方程。这要求读者对多元函数微积分和基础的变分法有清晰的认识。 拉格朗日量（$L = T - V$）的构建： 重点讲解如何选择合适的广义坐标，从而极大地简化复杂系统的描述。本书通过一系列经典的物理模型（如单摆、双摆、耦合振子），展示了拉格朗日形式在处理约束系统时的巨大优势，避免了对约束力的显式求解。 守恒量的发现： 诺特定理的哲学意义和应用是解析力学中的亮点。我们展示了系统拉格朗日量中任意一个连续对称性（如时间平移不变性、空间平移不变性、转动不变性）如何必然对应于一个（或多个）守恒量（如能量、动量、角动量）。这揭示了物理定律的内在对称性与守恒律之间的深刻联系。 第三部分：更深的视角——哈密顿力学与相空间 哈密顿力学被视为经典力学的最高成就，它将力学转化为一种数学结构，为后续的量子力学和统计物理学搭建了桥梁。 勒让德变换与哈密顿量： 我们详细介绍了如何通过勒让德变换，从拉格朗日量 $L(q, dot{q}, t)$ 转化到哈密顿量 $H(q, p, t)$，其中 $p$ 是广义动量（共轭动量）。哈密顿量在许多情况下恰好等于系统的总机械能。 哈密顿正则方程： 导出了两个一阶微分方程组（哈密顿方程），它们取代了拉格朗日方程的二阶形式。这些方程的结构对称性是极其优美的。 相空间的几何： 引入了相空间的概念，即 $2N$ 维的 $(q_1, dots, q_N, p_1, dots, p_N)$ 空间。本书探讨了相轨迹的特性，以及流体力学中的泊松括号（Poisson Brackets）在描述物理量演化中的核心作用。泊松括号是连接经典力学与量子力学对易子结构的关键。 正则变换与生成函数： 阐述了如何通过保持哈密顿方程形式不变的坐标变换（正则变换），进一步简化哈密顿函数，最终导向“可解”的系统。 第四部分：应用与扩展 本部分将理论应用于具体的物理场景，并简要展望经典力学的局限性。 刚体运动的深入分析： 采用欧拉角和欧拉方程，精确描述不规则刚体的运动，特别是陀螺仪的进动和章动。 微扰理论： 对于那些不能精确求解的系统（如带阻尼的受迫振动），介绍了处理小参数依赖项的微扰方法，如时间无关和时间相关的微扰理论。 从经典到现代的过渡： 简要讨论了经典力学在速度接近光速和微观尺度下的失效，指出它如何自然地引导至狭义相对论和量子力学，从而结束对经典物理世界的探索。 本书特色： 本书的编写风格严谨而不失启发性，侧重于物理图像与数学工具的融合。每一章后都附有精选的习题，从基础计算到概念深化，以检验和巩固读者的理解。它适合作为大学高年级物理专业本科生和研究生学习高级经典力学的教材，也是研究物理学基础的学者的重要参考书。通过对变分原理的透彻理解，读者将掌握分析任何保守力学系统的最强大工具。

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拿到这本《近代物理实验》时，我其实是带着一丝忐忑的。毕竟“近代”这个词，总让人联想到那些深奥的理论和精密的仪器，对我这个物理基础不算扎实的读者来说，阅读门槛似乎不低。然而，这本书的开篇却展现出一种令人耳目一新的姿态。它没有直接抛出复杂的公式，而是从物理学的历史脉络入手，娓娓道来，仿佛一位经验丰富的老师在不紧不慢地引导你走进一个全新的世界。那些曾经在课本上只是一笔带过的实验现象，在这里被赋予了生动的背景故事和清晰的逻辑推演。我特别欣赏作者在解释基本原理时所采用的类比和图示，它们极大地降低了理解门槛，让那些抽象的概念变得触手可及。读完前几章，我感觉自己像是在经历一次精心策划的“物理朝圣之旅”，每一步都走得踏实而充满发现的喜悦。对于想要系统梳理近代物理实验基础，又害怕枯燥理论的读者来说，这本书无疑提供了一个非常友好的入口。它教会我的不仅仅是实验操作，更是理解物理学思维方式的精髓。

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从装帧设计和排版细节来看，出版方显然也投入了相当的精力。纸张的选择偏向于哑光处理，这极大地减少了在强光下阅读时的反光和眼部疲劳，对于需要长时间对照图表和文字的读者来说，是一个非常贴心的设计。图表的清晰度和专业度是毋庸置疑的，那些复杂的仪器结构图和数据曲线，都用清晰的线条和标注呈现出来，即便是复杂的半导体元件结构图，也能一目了然。此外，书中的术语索引和参考文献列表做得非常详尽和规范，体现了极高的学术标准。总而言之，这本书在内容深度、逻辑组织、严谨程度以及实用性上都达到了一个非常高的水准。它不仅是学习近代物理实验的优秀参考书，更是一本值得反复研读、细细品味的科学著作。对于任何想扎实掌握实验物理学核心知识的人来说，这本书都是一个不容错过的选择。

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阅读过程中，我发现作者在对实验误差和不确定性分析的处理上，表现出了极高的专业素养和审慎态度。这不是那种只告诉你“算出来就完了”的敷衍态度。书中用了相当大的篇幅，去探讨不同测量工具的固有局限性，以及如何通过多次测量和统计学方法来最大限度地逼近真实值。这种对科学严谨性的坚持，对于培养一个合格的实验工作者至关重要。我记得有一部分内容详细对比了不同世代仪器的精度差异，这让我对科学进步的历史有了更深层次的理解——每一次实验的进步，都伴随着对误差更精细的控制和理解。书中提供的案例分析，涉及到的数据处理方法也相当实用，并非那种过于理想化的教科书式计算，而是更贴近真实实验环境的复杂情况。读完这部分内容，我不再仅仅满足于得出一个“标准答案”，而是开始关注实验过程的每一个微小环节，这才是真正的科学精神的体现。

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这本书给我最大的惊喜在于其广阔的视野和对前沿领域的适度触及。虽然名为“近代物理实验”，但它并没有将内容止步于二十世纪初的经典范畴，而是巧妙地将一些现代前沿技术作为拓展阅读或高级实验的案例呈现出来。比如，在涉及量子力学基础的部分，作者没有停留在薛定谔方程的讨论上，而是穿插了关于量子纠缠实验的简化模型介绍，这让读者在巩固基础的同时，也对未来物理学的研究方向有所憧憬。这种“立足当下，展望未来”的叙事策略，极大地激发了我继续深究下去的动力。它让我明白，实验科学是一个永无止境的探索过程，每一个看似成熟的实验背后，都可能隐藏着下一轮革命的火种。这种前瞻性，让这本书超越了一本合格教材的范畴，更像是一本激发科研热情的启蒙读物。

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这本书的结构编排堪称一绝，逻辑推进的严密性让我这个细节控都感到非常满意。它不像某些教材那样，将理论和实验操作割裂开来，而是巧妙地将两者融为一体。每一个实验的引入，都紧密关联着一个特定的近代物理概念的诞生或突破。例如，在讲解光电效应的实验设计时，作者不仅详细描述了如何搭建电路、如何控制变量，更重要的是，深入剖析了为什么必须进行这样的设计——是为了反驳经典物理学的预测，还是为了验证爱因斯坦的量子假设。这种“知其所以然”的讲解方式，极大地提升了阅读的深度和趣味性。我甚至可以想象，如果我拿着这本书去实验室操作，对照着书中的步骤和注意事项，将会少走很多弯路。它更像是一本“实验操作的哲学指南”，而非冰冷的说明书。对于那些渴望将理论知识真正应用于实践的读者，这本书无疑是一份宝贵的财富，它真正做到了“授人以渔”。

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