Fundamentals of Physics, (Chapters 33-37) (Part 4) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:David Halliday

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2007-08-24

价格:$ 92.66

装帧:Paperback

isbn号码:9780470044780

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 基础物理学
• 大学物理
• 电磁学
• 光学
• 现代物理
• 物理
• Fundamentals of Physics
• Halliday Resnick Walker
• 教材

经典物理学前沿探索：电磁学、光学与现代物理基础 聚焦于19世纪末至20世纪初物理学革命的奠基之作 本书精选了涵盖经典电磁学核心理论、波动光学精妙机制，以及迈向量子世界关键门槛的精选章节。它并非专注于某特定教材的某一部分（如您的“Fundamentals of Physics, (Chapters 33-37) (Part 4)”），而是旨在为读者提供一个独立、完整的知识体系，深入解析物理学史上最具影响力的几个分支领域。 第一部分：宏观世界的统治者——经典电磁场理论的构建 本卷首先致力于系统梳理麦克斯韦方程组的完备性与深刻内涵。我们不从基础的库仑定律或安培定律的零散回顾开始，而是直接进入到电磁学理论的巅峰形态。 电磁场动力学与规范理论的初步探究： 章节将详尽阐述电磁场在真空及介质中的传播规律。重点讨论了电磁波的产生、传播速度如何与基本常数（真空介电常数 $varepsilon_0$ 和真空磁导率 $mu_0$）相关联，并推导出光速的精确值。我们深入分析了坡印亭矢量（Poynting Vector），它不仅是描述电磁能流密度的工具，更是理解能量守恒在场论中的体现。 边界条件与物质中的电磁学： 理论的实用性体现在处理实际问题上。本书详尽讨论了在不同材料（导体、电介质、磁介质）界面上的电场和磁场的边界条件。通过对宏观电磁场方程中引入电位移矢量 $mathbf{D}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 的深入分析，清晰区分了束缚电荷/电流与自由电荷/电流对场分布的影响。对于电介质中的极化现象和磁介质中的磁化现象，本书提供了基于微观模型（如德拜模型或朗之万模型）的宏观场论解释，力求在理论的严谨性和物理图像的直观性之间取得平衡。 电磁场的辐射：从偶极子到天线理论的起点： 一个重要的篇幅用于研究加速电荷的效应——电磁辐射。我们详细推导了电偶极子辐射场的远场近似解，包括辐射功率的角分布。这部分内容不仅是理解无线电波传播的基础，也是引力辐射理论（虽然本书不深入广义相对论）的电磁类比的起点。对振荡电偶极子辐射过程的分析，帮助读者建立了“变化的场产生新的场”的动态认知。 第二部分：光——波动性的胜利：几何光学到物理光学的桥梁 本部分内容独立于电磁场理论的严格推导，但又建立在其基础之上，专注于光的行为。本书避免了过于基础的反射和折射定律的冗长复述，而是直接深入到波动光学和干涉、衍射的精髓。 干涉现象的量化分析： 我们将分析双缝干涉、薄膜干涉等经典实验的定量结果。重点在于建立光强与相位差之间的精确数学关系，并讨论不同光源（非相干、相干、部分相干）对干涉条纹可见度的影响。特别是对迈克尔逊干涉仪（Michelson Interferometer）的深入剖析，展示了其在测量中的关键作用，及其在检验以太理论失败过程中的历史地位。 衍射理论的深入解析： 衍射是光波绕过障碍物或孔径后传播特性的核心体现。本书详细探讨了惠更斯-菲涅耳原理的数学应用。内容涵盖单缝衍射（分析衍射图样的强度分布）、圆孔衍射（瑞利判据的严格推导，确定分辨本领的极限）、以及圆栅衍射（展示其在光谱分析中的高分辨率特性）。傅里叶光学思想初步介入，将衍射视为一种空间频率的变换过程，为理解全息术和光学信息处理奠定了概念基础。 光的偏振态与物质相互作用： 本节侧重于光的横波特性。详尽分析了线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的数学描述，特别是斯托克斯参量（Stokes Parameters）和琼斯矩阵（Jones Calculus）的应用，用于描述和分析复杂偏振态的转换。此外，布儒斯特角（Brewster's Angle）和菲涅尔方程（Fresnel Equations）被用于精确计算不同界面上的反射和透射系数，特别是对全内反射现象的深入探讨。 第三部分：跨越鸿沟——现代物理的黎明 最后一部分内容转向了经典物理学无法解释的领域，这些领域直接预示了20世纪物理学的革命。本书聚焦于黑体辐射、光电效应和原子光谱的实验事实，并引入了早期量子化概念。 热辐射与普朗克假设： 本章以黑体辐射曲线的实验观测为起点，展示了经典理论（瑞利-金斯定律）在短波长处的灾难性失败（紫外灾难）。随后，重点介绍普朗克为解释实验曲线而提出的能量量子化假设（$E=nh u$）。虽然本书不展开量子力学的完整数学框架，但会严格推导普朗克黑体辐射定律，并展示如何从该定律自然导出维恩位移定律和瑞利-金斯定律，从而确立量子化的历史必然性。 光子概念的诞生：光电效应与康普顿散射： 光电效应的实验结果（光电流的频率依赖性而非强度依赖性）是粒子性光子的有力证据。本书详细分析了爱因斯坦对该效应的成功解释，明确了功函数和截止频率的概念。紧接着，通过对康普顿散射（电子与X射线的弹性碰撞）的分析，进一步证实了光子具有动量，从而完成了对光波-粒子二象性的初步认识。 原子结构与玻尔模型： 虽然更深入的量子力学在后续的教材中展开，但本卷会回顾氢原子光谱的线状结构，并介绍玻尔的半经典模型。通过引入角动量量子化和轨道能级概念，解释了巴尔末序列和里德伯公式的物理起源，为理解原子能级、吸收与发射光谱的离散性提供了直观的、具有里程碑意义的框架。 总结： 本书提供了一套连贯、深入的知识结构，涵盖了从19世纪电磁学的高峰到20世纪物理学革命的引爆点。它旨在培养读者对物理图像的深刻理解，以及运用数学工具解决复杂场论和波动现象问题的能力，为后续深入学习狭义相对论或完整量子力学奠定坚实基础。

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这本书的排版和图示设计，给我留下了极为深刻的印象。在物理学习中，一个清晰的图胜过千言万语，而这本书在这方面做得极为出色。我尤其赞赏作者在处理复杂几何关系时所采用的三维透视图和剖面图。举个例子，在讲解电磁波的坡印廷矢量概念时，书中的动态示意图清晰地展示了电场、磁场和能量流动的相互垂直关系，这比单纯依靠文字描述要直观得多。而且，书中的字体选择和行距控制都非常考究，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻。这对于需要长时间埋头苦读的学生来说，是一个非常重要的加分项。我记得有一次深夜学习，光线不好，但因为书本的对比度设计合理，我依然能清晰地区分公式中的上下标和希腊字母，这在很多印刷质量欠佳的教材中是难以想象的。总而言之，这本书在视觉上传达出一种专业、严谨的气质，让人在使用过程中感到愉悦和信赖。

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如果非要找一个可以改进的地方，可能就是这本书对于某些高级主题的“快速过渡”让我感到一丝仓促。尽管整体结构严谨，但在某些章节末尾，当它触及到更前沿或更抽象的概念时，比如某些场论的初步介绍或者更复杂的波动现象时，铺垫略显不足。这或许是为了保持全书的篇幅和整体的适用性，但对于希望借此书进入更高阶物理学习的读者来说，可能会在那些过渡性的部分感到一些“断层感”。我希望能看到更多关于这些高级主题的深度拓展，或者至少提供更明确的后续阅读建议。尽管如此，这本书的整体价值依然无可替代。它为你打下的基础是如此坚实，以至于当你去阅读其他更专业的进阶书籍时，你会发现自己已经拥有了用正确的“物理语言”去理解和解析新知识的能力。它真正做到了“授人以渔”，教会你如何像一个真正的物理学家那样去思考问题。这本书无疑是我物理学习道路上的一个重要里程碑。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种经典的蓝白色调，配上清晰有力的字体，一看就知道是那种内容扎实、不玩虚头的教科书。我是在准备考研复试的时候接触到它的，当时时间紧任务重，急需一本能快速梳理和巩固电磁学和光学核心概念的参考书。这本书的结构安排得非常人性化，章节之间的逻辑衔接如行云流水，不像有些教材那样东拉西扯，让人抓不住重点。特别是那些例题的设计，简直是点睛之笔，它们往往不是孤立地考察某个公式，而是巧妙地将好几个原理揉合在一起，迫使你必须真正理解物理图像才能下手。我记得有道关于法拉第电磁感应定律的题目，涉及到旋转的磁场和非均匀的导体环，初看之下毫无头绪，但作者通过详尽的步骤分解，最终导出了一个非常优雅的解法，那一刻，那种豁然开朗的感觉，比解出答案本身更令人满足。它真的不是那种只让你记住公式然后套用的书，它更像是为你搭建了一个理解物理世界的思维框架。如果你想在短时间内对物理的某个领域建立起深刻且系统的认知，而不是仅仅停留在“知道”的层面，这本书绝对值得你投入时间去精读。

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说实话，我第一次翻开这本书的时候，感觉有点像在攀登一座信息量巨大的知识高山。它的深度是毋庸置疑的，对于像我这种自学为主的物理爱好者来说，它提供的细节密度是惊人的。比如在讨论光的干涉和衍射时，作者并没有满足于展示杨氏双缝实验的定性分析，而是深入到了光强分布的定量推导，连那些复杂的三角函数转换和积分过程都展现得一丝不苟。这种详尽的数学推导过程，对于想深究其原理的人来说是无价之宝，但对于只想快速通过考试的同学来说，可能会觉得略显繁琐。我个人非常欣赏这种“不放过任何一个细节”的学术态度，它让我明白，物理的优美往往就蕴藏在那些看似枯燥的数学符号背后。不过，也正因为如此，我发现这本书更适合作为主教材，而不是辅助读物。如果你的基础不够牢固，直接啃这本书可能会感到吃力，因为作者默认你已经具备一定的微积分和矢量分析能力。如果能配上配套的习题解析，那就更完美了，这样就能更好地消化那些硬核的理论部分了。

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我是在大学二年级的时候，被我的专业课教授“点名”推荐使用这本教材的。教授的原话是：“这本书的语言风格，介于严格的数学证明和生动的物理图像描述之间，找到了一个绝佳的平衡点。” 我对此深表赞同。它的文字叙述有一种独特的节奏感，不像是冷冰冰的公式堆砌，而是带着一种引导你去思考的语调。作者在引入新概念时，总会先从一个实际的物理情境或一个历史背景入手，让你理解这个概念出现的必然性。例如，在讨论电磁场的边界条件时，作者不仅给出了麦克斯韦方程组在边界上的应用形式，还通过一个非常形象的“盒子”或者“膜”的模型，让你直观感受到电场和磁场分量是如何“跳跃”或“连续”的。这种“讲故事”的方式极大地激发了我的学习兴趣。它让我感觉自己不是在被动接收知识，而是在和一位经验丰富的导师一起，共同探索物理世界的奥秘。这本书的每一个章节都像是一个精心打磨的知识模块，结构紧凑，信息密度适中，让人读起来酣畅淋漓。

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