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出版者:高等教育

作者:楊述武

出品人:

頁數:201

译者:

出版時間:2007-12

價格:18.50元

裝幀:

isbn號碼:9787040226201

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理實驗
• 普通物理
• 大學教材
• 實驗教學
• 物理學
• 理工科
• 高等教育
• 實驗報告
• 教學參考書
• 基礎物理

好的，以下是一份關於《普通物理實驗》之外的、內容翔實的圖書簡介，旨在涵蓋物理學其他領域的重點，避免與您提到的原書內容重疊。 --- 《高等電動力學導論：經典場論與相對論效應》 本書概述 本書旨在為物理學高年級本科生和初級研究生提供一個深入、嚴謹且現代的電磁學基礎。它不再滿足於處理靜電學和穩恒磁場中的“經典”近似，而是將焦點完全置於麥剋斯韋方程組在更廣闊時空背景下的完備解，以及這些解如何導嚮現代物理學的核心概念，特彆是狹義相對論的必然性與量子場論的萌芽。 全書結構清晰，從基礎的矢量分析和場論迴顧開始，迅速過渡到相對論性的場描述，並通過一係列具有挑戰性的實際問題，展示如何運用張量分析來統一電磁場和洛倫茲變換。 --- 第一部分：麥剋斯韋方程組的現代重述與協變形式 本部分著重於將基礎的電磁學定律（高斯定律、安培定律、法拉第定律等）提升到四維時空的語言體係中進行錶述。 第一章：場與勢的四維描述 我們首先迴顧電磁場的四個基本方程，並引入四維電磁勢（Four-Potentials） $Phi^{mu} = (cphi, -mathbf{A})$。重點討論如何利用洛倫茲規範（Lorentz Gauge）或庫侖規範（Coulomb Gauge）來簡化方程的求解過程。 規範不變性與規範選擇： 深入探討電磁勢的規範自由度，以及物理可觀測的量（電場 $mathbf{E}$ 和磁場 $mathbf{B}$）如何保持不變。 波方程的生成： 證明在沒有源的情況下，電磁場滿足四維時空中的波動方程，並分析其解的性質（ Huygens’ Principle）。 第二章：電磁場的張量錶達 這是本書區彆於入門教材的關鍵部分。我們將電磁場張量 $F^{mu u}$ 引入，它是一個二階反對稱張量，將 $mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$ 壓縮為一個統一的數學實體： $$F^{mu u} = partial^{mu} A^{ u} - partial^{ u} A^{mu}$$ 洛倫茲變換的內在性： 討論 $F^{mu u}$ 如何通過洛倫茲變換 $Lambda$ 變換（即 $F'^{mu u} = Lambda^{mualpha} Lambda^{ ueta} F_{alphaeta}$）。這直接展示瞭電場和磁場在不同慣性係之間的相互轉化關係，從根本上證明瞭狹義相對論的必要性。 源的張量形式： 引入四維電流密度 $J^{mu} = (c ho, mathbf{J})$，並將麥剋斯韋方程組寫成簡潔的兩個張量方程：$partial_{mu} F^{mu u} = mu_0 J^{ u}$ 和 $partial_{lambda} F_{mu u} + partial_{mu} F_{ ulambda} + partial_{ u} F_{lambdamu} = 0$。 --- 第二部分：相對論性源的輻射場 本部分側重於處理具有非零速度或加速度的電荷所産生的輻射場，這是對靜電學和穩恒電流學的突破。 第三章：利納德-維歇爾勢（Liénard-Wiechert Potentials） 本書將詳細推導對於運動點電荷所産生的電磁勢。由於信息的傳播速度是有限的（光速 $c$），我們必須引入延遲時間（Retarded Time）的概念。 延遲電位與電磁場的具體形式： 導齣包含電荷速度和加速度的完整電場和磁場錶達式。分析當電荷做勻速運動時，電場如何發生“畸變”——即形成輻射錐和強烈的定嚮性。 自作用問題引述： 討論這些錶達式在應用於單個電荷自身時遇到的睏難（例如，發散的自能問題），為後續更復雜的理論做鋪墊。 第四章：電磁輻射與能量動量流 本章分析由加速電荷（如偶極輻射）産生的遠場輻射特性。 輻射場分析： 區分速度場（與 $1/r$ 成正比，包含在勢的慢速項中）和輻射場（與 $1/r$ 成正比，攜帶能量）。 坡印廷矢量與能量守恒： 在相對論框架下，推導坡印廷矢量 $mathbf{S}$ 構成的四維矢量，並結閤電流密度與場張量，嚴格證明麥剋斯韋方程組中的能量守恒定律： $$partial_{mu} T^{mu u} = 0$$ 其中 $T^{mu u}$ 是電磁場的能量-動量張量。這確立瞭能量和動量在電磁場中流動的嚴格量化描述。 --- 第三部分：引力場與電磁學的類比及規範場理論的開端 本部分將目光投嚮更廣闊的物理學領域，通過類比和概念推廣，預示量子場論和廣義相對論的結構。 第五章：磁場的廣義化與規範不變性 本章深入探討規範場理論的哲學基礎。雖然麥剋斯韋理論已經包含規範不變性，但我們將探討如果將電磁場視為規範場（Gauge Field），其數學結構會如何演變。 電磁相互作用的幾何意義： 從數學上將電磁相互作用視為 $mathrm{U}(1)$ 規範群下的場論，解釋為什麼電荷守恒（$J^{mu}$ 的零分量保持不變）是規範不變性的直接後果。 非阿貝爾規範場的對比（前瞻）： 簡要對比 $mathrm{U}(1)$ 規範群與非阿貝爾群（如 $SU(2)$ 或 $SU(3)$）的規範場結構差異，為理解強核力和弱核力中的規範場概念奠定基礎（但不深入到量子力學細節）。 第六章：電磁場與引力場的張量類比 本章側重於通過數學結構上的相似性，將讀者導嚮愛因斯坦的場方程。 幾何化的思考： 比較麥剋斯韋方程組中的場張量 $F^{mu u}$ 和廣義相對論中的愛因斯坦張量 $G_{mu u}$。雖然物理背景迥異，但兩者都依賴於二階張量方程來描述場的動態和源。 麯率與場： 討論電磁學中的“場”概念如何對應於廣義相對論中的“時空麯率”。通過對比，強調瞭場論對時空結構描述的深刻統一性。 --- 目標讀者與特色 本書的特色在於其高度的數學嚴謹性和對物理概念的深刻挖掘。它假設讀者已經掌握瞭基礎的矢量微積分和綫性代數，並希望從電磁學過渡到相對論和場論。本書不包含光學的衍射、乾涉等現象，也不涉及電磁學的電路應用或材料中的介電常數等宏觀問題。其核心是電磁學在高速、強場和時空背景下的完備理論框架。

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在我閱讀這本書的過程中，最讓我感到耳目一新的是它對實驗結果的分析和討論部分。很多教材在實驗操作之後，往往隻是簡單地要求你記錄數據，然後代入公式計算。但這本書卻給瞭我更多的思考空間。它不僅僅是引導你得齣實驗結論，更重要的是鼓勵你去深入探究實驗結果背後的原因，並且嘗試從不同的角度去理解這些結果。書中會提齣一些引導性的問題，比如“為什麼你的實驗結果與理論值有偏差？”，並且會提供一些可能的解釋方嚮，讓我主動去思考，去分析，去尋找問題的根源。這種互動式的分析方式，讓我感覺我不僅僅是在完成一項任務，而是在進行一次真正的科學探究。我尤其喜歡書中會引用一些相關的研究案例，來佐證實驗的意義或者說明某些現象的復雜性，這讓我感覺自己正在與更廣闊的科學世界對話。這本書讓我明白，物理實驗的價值不僅僅在於得齣正確的答案，更在於培養我們獨立思考、分析問題、解決問題的能力，這對於我們未來的學習和工作都至關重要。

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這本書給我的第一印象是它的嚴謹性。雖然我還沒有開始動手做實驗，但從書中呈現的實驗原理和設計理念來看，它無疑是經過精心打磨的。我注意到書中對每一個實驗的背景介紹都非常詳實，不僅僅是簡單地陳述實驗的目的，還會深入地探討其背後的物理學意義，以及這個實驗在整個物理學發展史上的地位。更讓我印象深刻的是，書中對實驗器材的描述也非常具體，甚至會涉及到不同器材的優缺點以及如何進行選擇，這一點對於初學者來說尤為重要。這說明編者在編寫過程中，充分考慮到瞭學生在實際操作中可能會遇到的各種問題，並提前給齣瞭周全的建議。我特彆喜歡書中對於實驗誤差的討論，它沒有迴避實驗中不可避免的誤差問題，而是詳細講解瞭誤差的來源、分類以及如何減小和分析誤差，這讓我明白，科學探索的道路上，嚴謹的科學態度和對細節的關注是多麼重要。這本書不僅僅是教你如何操作，更重要的是它在潛移默化地培養你成為一個嚴謹的科學研究者。

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這本書的封麵設計給我一種非常紮實、可靠的感覺，雖然它叫做“普通物理實驗”，但我拿到手的時候，腦海裏浮現的不是枯燥的公式和冰冷的儀器，反而是一種充滿探索欲的期待。我之前對物理的印象大多是來自理論課，那些抽象的概念有時候讓我覺得遙不可及，但這本書的排版和整體風格，似乎在暗示著將理論與實踐巧妙地結閤起來。翻開它，我並沒有立刻看到那些復雜的實驗步驟，反而被一些精美的插圖和圖錶所吸引，這些圖畫色彩柔和，綫條流暢，即使是物理小白也能大緻領略到實驗場景的氛圍。我特彆喜歡其中一張關於光學實驗的示意圖，它用一種非常直觀的方式展示瞭光綫的摺射和反射，讓我頓時對原本有些晦澀的光學原理有瞭新的認識。而且，這本書的字體大小和行距都處理得恰到好處，閱讀起來非常舒適，不會感到疲勞。總的來說，這本書在視覺上就給人一種積極的引導，仿佛在邀請我一同走進一個充滿發現的物理世界。我期待它能夠在我學習物理的道路上，成為我最得力的助手，幫我把那些曾經隻能在腦海中想象的物理現象，變成觸手可及的真實體驗。

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當我開始翻閱這本書的時候，我立刻被它獨特的章節組織方式所吸引。傳統的教材往往是按照理論知識點一一展開，然後纔引入相關的實驗。但這本書似乎有意打破瞭這種慣例，它更側重於通過一些貼近生活、充滿趣味性的場景來引入物理概念，然後自然而然地引齣相應的實驗。舉個例子，它可能不會直接講解“動量守恒定律”是什麼，而是從一個關於颱球碰撞的生動描述開始，然後逐步引導你去思考為什麼會發生這樣的現象，進而引齣實現這個定律的實驗裝置。這種循序漸進的方式，讓我感覺學習過程更加自然流暢，不再是被動地接受知識，而是主動地去探索和發現。我尤其欣賞書中對一些生活現象的解讀，比如為什麼風箏能飛起來，或者為什麼過山車會讓你感到失重，這些都讓我覺得物理並非高高在上，而是與我們的生活息息相關。這種“情境式”的學習方法，極大地激發瞭我深入瞭解物理學的熱情，讓我覺得每一個實驗都是一次解開生活謎團的鑰匙，充滿瞭驚喜和成就感。

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從這本書的整體編排來看，它呈現齣一種非常“接地氣”的風格，讓我這個物理“門外漢”也敢於嘗試。我特彆喜歡書中使用瞭大量的類比和生活化的例子來解釋復雜的物理現象，比如用“翹翹闆”來類比杠杆原理，用“水流”來比喻電流等等，這些生動的比喻讓我能夠輕鬆地理解原本難以捉摸的概念。而且，這本書的語言風格非常樸實，沒有過多華麗的辭藻，而是用最直接、最清晰的方式來傳遞信息，讓我在閱讀過程中不會感到任何阻礙。我注意到書中還會穿插一些與實驗相關的曆史故事或者科學傢的趣聞軼事，這些小故事讓原本可能枯燥的科學知識變得更加生動有趣，也讓我對科學傢的探索精神有瞭更深的敬意。總的來說，這本書就像一位循循善誘的老師，用最平易近人的方式，一點點地引領我走進物理的世界，讓我不再對物理感到畏懼，反而充滿瞭好奇和想要親手去驗證的衝動。我真的非常期待能夠通過這本書，開啓我的物理實驗之旅。

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