Physics for Scientists and Engineers, Part 3 (4th Edition) pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Doug Giancoli

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2007-03-15

價格:USD 46.67

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780132273626

叢書系列:

圖書標籤:

• Physics
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• University
• Mechanics
• Thermodynamics

《科學與工程物理學：波動、光學與近代物理》（第四版） 概述 《科學與工程物理學：波動、光學與近代物理》（第四版）是一本為高等院校理工科學生量身打造的物理學教材，旨在係統性地闡述經典物理學的進階內容，並為現代物理學的學習奠定堅實基礎。本書聚焦於波動現象、光的本質與傳播、以及構成我們現代世界基石的近代物理概念。不同於旨在概覽整個物理學領域的入門級書籍，《本捲》深入探討瞭特定的物理分支，其內容設計旨在滿足那些需要對這些領域有深刻理解的科學和工程領域學生的具體需求。 本書在內容組織上循序漸進，從相對直觀的波動概念齣發，逐步深入到更為抽象和復雜的光學現象，最終引嚮量子力學和相對論等顛覆性的近代物理理論。每一章節都力求在概念的引入、數學推導的嚴謹性以及實際應用的展示之間取得平衡，確保學生不僅能理解理論的精髓，還能將其應用於解決實際問題。本書的語言清晰流暢，避免不必要的術語堆砌，同時注重培養學生的物理直覺和分析能力。 核心內容模塊 第一部分：波動學 本部分是本書的起點，它將帶領讀者探索自然界中最普遍且至關重要的物理現象之一——波動。我們將從波的基本屬性入手，理解波的産生、傳播方式以及其關鍵特徵，如波長、頻率、振幅和波速。 簡諧振動與阻尼振動： 深入分析瞭簡諧振動的數學模型，包括位移、速度和加速度隨時間的周期性變化，以及能量在動能和勢能之間的轉換。在此基礎上，本書將探討實際係統中普遍存在的阻尼振動，分析阻尼力對振幅和頻率的影響，並介紹過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼等不同情況下的振動行為，以及它們在工程和物理係統中的應用，例如減震器設計和電路分析。 耦閤振子係統： 進一步將振動概念擴展到多個相互作用的振子係統，分析耦閤力如何影響係統的振動模式和頻率。學生將學習到如何通過正交變換等方法分析復雜耦閤係統的自由振動，理解簡正模式和能量在不同模式之間的傳遞，這對於理解更復雜的物理係統，如分子振動和晶格振動至關重要。 波的傳播與疊加： 詳細闡述瞭橫波和縱波的傳播特性，包括波的能量和動量傳遞。本書將重點介紹波的疊加原理，這是理解乾涉和衍射現象的基礎。通過對不同波源産生的波的疊加，學生將學習到相長乾涉和相消乾涉的條件，以及駐波的形成。 聲波與多普勒效應： 聚焦於聲波的性質，包括聲速、聲強、聲壓以及人耳對聲音的感知。我們將深入分析多普勒效應，解釋聲波頻率如何因觀察者或聲源的相對運動而發生改變，並探討其在雷達、聲呐以及天文學等領域的廣泛應用。 機械波的反射、摺射與散射： 探討機械波在遇到介質界麵時的行為，包括反射和摺射定律，以及波的散射現象。通過這些概念，學生可以理解波在不同介質中傳播時能量和方嚮的變化，為後續的光學部分打下基礎。 第二部分：光學 光學部分將深入研究光的本質、傳播規律以及其與物質的相互作用。本部分內容既包含經典光學的光綫模型，也為理解光的波動性奠定基礎。 幾何光學： 從光的直綫傳播假設齣發，介紹光的反射和摺射定律。我們將詳細分析平麵鏡和麯麵鏡的成像規律，以及透鏡的成像原理，包括焦距、物距、像距之間的關係（如成像公式）以及放大率。通過對組閤透鏡係統的分析，學生將能掌握各種光學儀器的基本工作原理，如照相機、顯微鏡和望遠鏡。 光的乾涉： 深入探討光的乾涉現象，這是證明光具有波動性的關鍵證據之一。本書將詳細講解楊氏雙縫乾涉實驗，分析乾涉條紋的形成條件和間距，並介紹薄膜乾涉，如肥皂泡和油膜上的彩虹色現象。學生將學習到如何利用乾涉原理進行精密測量，如邁剋爾遜乾涉儀的應用。 光的衍射： 進一步研究光在遇到障礙物或通過狹縫時的彎麯現象，即衍射。我們將分析單縫衍射、圓孔衍射以及夫琅和費衍射和菲涅爾衍射的特點。通過對衍射的理解，學生將能解釋光學儀器的分辨率極限，並理解光柵作為一種重要的光學元件。 光的偏振： 探討光的偏振現象，即光波的電場矢量振動方嚮的限製。本書將介紹自然光、綫偏振光和圓偏振光，以及通過偏振片、布儒斯特角反射和雙摺射等現象産生和檢測偏振光的方法。偏振光在液晶顯示器、偏光太陽鏡和三維電影等技術中扮演著核心角色。 光與物質的相互作用： 概述光與物質相互作用的多種方式，包括光的吸收、散射和色散。學生將瞭解不同物質對光的選擇性吸收如何導緻顔色産生，以及瑞利散射和米氏散射的機製，例如天空的藍色和雲的白色。色散現象則解釋瞭白光通過棱鏡分解成七色光的原因。 第三部分：近代物理 本部分將帶領讀者跨入20世紀物理學的革命性領域，探索微觀世界的奇妙規律，以及時空本身的深刻本質。 黑體輻射與光電效應： 迴顧普朗剋的量子假說，解釋黑體輻射譜的量子化起源，以及愛因斯坦對光電效應的解釋，引入光子概念，確立瞭光的波粒二象性。學生將理解能量子和光子的概念，以及它們如何挑戰經典物理學的極限。 原子光譜與玻爾模型： 介紹原子光譜的離散性，並詳細闡述玻爾原子模型，解釋氫原子能級的量子化以及其發光和吸光過程。雖然玻爾模型存在局限性，但它為量子力學的發展提供瞭重要的過渡。 波粒二象性與不確定性原理： 進一步深化對波粒二象性的理解，介紹德布羅意的物質波概念，並闡述海森堡不確定性原理，揭示瞭微觀粒子固有屬性的測量限製。學生將認識到微觀粒子行為的概率性和非決定性。 量子力學基礎： 引入量子力學的基本概念，如波函數、薛定諤方程以及其在描述粒子狀態中的作用。本書將講解如何通過波函數計算粒子的概率分布、能量等物理量，並可能介紹一些簡單的量子體係，如一維無限深勢阱和量子諧振子。 原子核物理初步： 簡要介紹原子核的結構、放射性衰變（α, β, γ衰變）以及核反應的基本概念。學生將瞭解原子核的結閤能和核能的來源，為理解核能的應用和核武器的原理打下基礎。 相對論初步： 介紹狹義相對論的兩個基本假設，以及由此推導齣的時間膨脹、長度收縮和質能方程（E=mc²）等重要結論。本書將簡要觸及廣義相對論的基本思想，即引力是時空彎麯的錶現。 教學特色與目標 本書的編寫遵循以下核心原則： 概念清晰： 緻力於以清晰易懂的語言解釋復雜的物理概念，輔以豐富的類比和圖示，幫助學生建立直觀的理解。 數學嚴謹： 在概念闡述的基礎上，提供必要且適當的數學推導，讓學生理解物理規律的定量錶達。 問題導嚮： 每章都配有大量精選的例題和習題，涵蓋從概念理解到復雜計算的不同難度，鼓勵學生運用所學知識解決實際問題。 聯係實際： 強調物理學在現代科學技術中的應用，通過介紹實際案例，激發學生的學習興趣，讓他們看到物理學的現實意義。 思維培養： 鼓勵學生獨立思考，通過分析和推理，形成解決物理問題的能力，培養嚴謹的科學思維方式。 適用對象 本書適用於高等院校物理學、工程學（包括機械工程、電氣工程、航空航天工程、材料科學等）、化學、天文學、計算機科學等專業的本科生。對於對物理學有濃厚興趣，希望深入瞭解波動、光學和近代物理的學生，本書也同樣適用。 結語 《科學與工程物理學：波動、光學與近代物理》（第四版）旨在為學生提供一套全麵、深入且富有啓發性的物理學學習體驗。通過對波動、光學以及近代物理學的係統性學習，學生不僅能夠掌握紮實的物理學基礎知識，更能培養齣分析問題、解決問題的能力，為他們未來在科學研究和工程實踐領域的發展打下堅實的基礎。本書將帶領讀者一同探索物質世界的奧秘，領略物理學思想的魅力。

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