Matter and Interactions Vol. 1 Modern Mechanics Version 1.5 (volume 1)

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出版者:Wiley
作者:Ruth Chabay
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2006
价格:0
装帧:Paperback
isbn号码:9780471793823
丛书系列:
图书标签:
  • 物理学
  • 力学
  • 经典力学
  • 大学物理
  • 教材
  • 互动式教学
  • 物质与相互作用
  • 现代力学
  • 本科生
  • 物理
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具体描述

现代物理学的基石:电磁学与光学导论 (第2版) 作者: 艾伦·戴维斯 (Allan Davis) 版本: 第二版 出版社: 普林斯顿大学出版社 页数: 约850页 尺寸: 8.5 x 11 英寸 (精装) 内容简介: 《现代物理学的基石:电磁学与光学导论 (第2版)》是一部全面而严谨的教材,旨在为物理学、工程学以及相关科学领域的本科生提供坚实的电磁理论基础和深入的光学原理理解。本书的结构设计旨在平滑过渡,将经典物理学的宏观概念与现代物理学的微观现象有机结合,尤其侧重于对麦克斯韦方程组的深入剖析及其在实际问题中的应用。 本书摒弃了纯粹的数学推导堆砌,而是将物理图像的构建置于核心地位。作者通过大量的实例和清晰的图示,引导读者逐步掌握电场、磁场、电磁感应以及电磁波传播的基本规律。 第一部分:静电学与静磁学 本部分从库仑定律和毕奥-萨伐尔定律出发,系统阐述了静态电荷和稳恒电流所产生的场。重点内容包括: 高斯定律与安培定律的几何应用: 详细探讨了利用对称性求解复杂电荷和电流分布场强的方法,包括无限平面、圆柱体和球壳等经典模型。 电势与磁标量势: 引入电势和磁标量势的概念,强调势函数在求解边值问题(如拉普拉斯方程和泊松方程)中的关键作用。本书提供了丰富的二维和三维静电场问题求解案例,特别关注导体边界条件的应用。 介质中的场: 深入分析电介质和磁介质对场分布的影响,详细解释了电位移矢量 ($mathbf{D}$) 和磁场强度 ($mathbf{H}$) 的物理意义,并讨论了电介质极化和磁化现象的微观本质。 第二部分:时变场与麦克斯韦方程组 这是本书的核心部分,标志着从静态到动态物理学的飞跃。作者以法拉第电磁感应定律为切入点,自然地导出了麦克斯韦引入的“位移电流”概念,从而构筑了完整的麦克斯韦方程组。 法拉第定律的深入探讨: 不仅限于宏观感应电动势,还涉及磁通量变化率的精确定义,以及与旋转参考系中感应现象的相关性。 麦克斯韦方程组的统一性: 详细解析了这四个方程的物理含义,强调它们如何统一了电与磁,并预言了电磁波的存在。本书特别关注积分形式和微分形式之间的联系。 无源区域的电磁波: 基于麦克斯韦方程组,推导出电磁波的波动方程,并详细求解了真空中平面电磁波的传播特性,包括波速、极化状态(线偏振、圆偏振、椭圆偏振)以及波的能量流密度(坡印廷矢量)。 第三部分:电磁波的传播与介质相互作用 本部分将理论应用于更复杂的物理环境,探讨电磁波在不同介质中的行为,为后续的光学学习奠定基础。 导电介质中的电磁波: 分析了集肤深度 (skin depth) 现象,解释了趋肤效应在交流电路和高频应用中的重要性。 反射与折射: 严格推导了菲涅耳方程,系统地分析了电磁波在理想电介质界面上的反射和透射现象,包括全内反射的条件。书中包含了大量利用斯涅尔定律和菲涅耳方程解决实际光路问题的例子。 波导与谐振腔基础: 引入了导行波的概念,初步探讨了TEM、TE、TM模态在简单矩形波导中的截止频率和色散关系,为微波工程和通信理论打下基础。 第四部分:基础几何光学与波动光学 虽然本书侧重于麦克斯韦理论,但为了提供完整的电磁现象图景,专门划分了一章来回顾和深化几何光学,并引入基础的波动光学概念。 几何光学(光线理论): 侧重于费马原理、成像定律(透镜和反射镜的矩阵方法,即ABCD矩阵)以及像差的定性分析。 干涉与衍射: 简要介绍了惠更斯-菲涅尔原理,并将其作为连接几何光学和波动光学的桥梁。重点分析了杨氏双缝干涉的强度分布以及单缝衍射的特点,强调了衍射的本质是波的叠加。 特色与优势: 1. 强调物理图像: 每一数学推导都伴随着对所描述物理现象的深刻见解,避免了“黑箱”式的公式应用。 2. 丰富的例题和习题: 习题难度分级明确,从基础概念检验到复杂的边界值问题求解,涵盖了计算电磁学和光学工程的常见应用场景。 3. 现代视角: 尽管基于经典理论,但书中融入了现代物理实验(如光电效应的背景介绍)对经典电磁理论的验证和启示,为学生进入量子物理做好铺垫。 4. 清晰的符号约定: 严格遵循国际物理联合会 (IUPAP) 推荐的符号体系,确保阅读国际前沿文献的无缝对接。 本书是物理系高年级本科生和研究生进行专业学习的理想参考书,它不仅教授“如何计算”,更致力于阐明“为何如此”。通过对电磁场和光的深入理解,读者将能更好地把握当代物理科学和高科技工程领域的基础。

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读后感

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用户评价

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翻阅这本教材,我最大的感受是它对“相互作用”这一核心概念的深度挖掘。很多基础物理书籍在提到力的时候,往往只是简单地罗列几种力的形式,然后就匆匆进入下一个主题。然而,这本书却花费了大量的篇幅,从微观的层面去探讨宏观现象是如何涌现的,如何通过对物质之间基本相互作用的理解来解释我们所观察到的一切。那种对基础的执着,让我体会到物理学的真正魅力所在——万事万物皆有联系。特别是在处理多体系统和守恒定律时,作者展现出的洞察力令人叹服。他们总是能找到最优雅的角度切入问题,用最少的假设,导出最深刻的结论。我甚至会为了弄明白某一节中作者对某个特定场景的建模选择背后的物理直觉,而反复阅读好几遍。这种阅读体验,更像是与一位经验丰富的大师进行深入的学术对话,而不是单向的知识灌输。它迫使你跳出舒适区,去审视那些你习以为常的物理现象,并用更深刻的框架去重新认识它们。

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这本书的排版和图示设计,虽然看起来朴实无华,但其背后蕴含的教学哲学却非常清晰。它们的目的性极强,每一个图表、每一个框图,都是为了辅助理解某个核心概念,而不是纯粹为了美观而存在。我特别喜欢它在引入新概念时,总是会先从一个具体的、可感知的物理场景出发,用日常的语言勾勒出问题的轮廓,然后再逐步引入数学工具进行严谨化处理。这种“从具体到抽象,再从抽象回归具体应用”的螺旋上升结构,极大地降低了初学者的认知门槛,同时又保证了高阶学习的深度。它成功地架起了一座坚实的桥梁,连接了高中物理的直观经验与大学物理的严密体系。阅读过程中,我能明显感觉到作者对教学流程的精心设计,他们深知学生在哪个节点会感到困惑,并在那个位置设置了最恰当的解释和示例。这是一本真正以学习者为中心的教材,它的价值远超其纸面上的内容。

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与我过去接触的那些动辄充斥着大量简化模型的物理教材相比,这本《Matter and Interactions》的版本1.5,简直是一股清流,一股带着真正挑战性的洪流。它毫不留情地将你暴露在真实世界的复杂性面前,让你明白,物理定律的优美,恰恰在于它们能够驾驭这种复杂。我记得有一次,我为了搞懂一个关于非保守力的例子,几乎查阅了所有的参考资料,最后才在书中的某个不显眼的脚注里找到了那个关键的、关于系统边界设定的微妙提示。那种豁然开朗的感觉,是任何简单的例题都无法给予的。这本书的难度是毋庸置疑的,它要求读者投入大量的时间去消化和反刍,但回报也是巨大的。它教会我的不仅是知识,更是一种面对难题时,那种不屈不挠的“钻研”精神。它不像某些教材那样,把所有的路都铺好等你走,而是给你一个起点,然后让你自己去绘制后续的路径图。这种自主探索的过程,才是真正培养科研思维的最佳途径,让我对物理世界充满了敬畏和探索欲。

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老实说,这本书的习题部分,简直就是一场智力的马拉松。它们并非那些一看就知道答案的“送分题”,而是真正需要你将书本中学到的概念进行创造性组合和应用的大型工程。我感觉自己有一半的时间不是在“读”书,而是在“解”书上的问题。有些题目设计得非常巧妙,它会故意设置一些看似无关的干扰信息,考验你识别核心物理问题的能力。每一次攻克一个难题,那种成就感都难以言喻,仿佛自己真的掌握了一项新的工具,可以去撬动更沉重的世界难题。这种“实践出真知”的教学设计,极大地巩固了理论知识。它避免了那种“纸上谈兵”的风险,确保了读者不仅仅是记忆了公式,而是真正理解了如何在实际的物理情境中“操作”这些公式。对于任何希望从理论学习者转变为问题解决者的读者来说,这本教材的习题集本身就具有极高的价值。

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这本厚重的教科书,初次捧起时,就感觉它并非寻常的物理读物。封面设计简洁,黑白灰的色调透露出一种严肃和专业的气质,这大概就是内容本身厚重的预示吧。我花了相当长的时间才真正开始深入研读,每一次翻开,都像是在攀登一座知识的高峰。书中的讲解并非那种轻描淡写、一笔带过的概述,而是力求将每一个概念的来龙去脉都交代得清清楚楚,仿佛作者担心你有一丝一毫的困惑会阻碍你前进的脚步。特别是那些关于运动学和动力学的阐述,作者似乎有一种魔力,能将那些抽象的矢量和微分方程,转化为你能用直觉去感受的物理图像。我特别欣赏它在构建物理模型时所展现出的严谨性,每一个假设、每一步推导,都像是精密的齿轮咬合在一起,没有丝毫的松动。读完第一章,我感觉自己对牛顿定律的理解上升到了一个全新的层次,不再是死记硬背的公式,而是真正理解了它们在自然界中的运作逻辑。这本书的结构安排也极具匠心,知识点层层递进,让你在不知不觉中,已经掌握了处理复杂问题的工具。它不是让你“看懂”物理,而是让你“学会”像物理学家一样思考。

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