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《近代物理专题》是为物理类各专业本科生介绍近代物理知识而编写的一部教材，共精选了近代物理概论、激光技术、超导物理、纳米科技、现代通信、核物理、粒子物理以及天体物理等近代物理学内容。《近代物理专题》本着循序渐进的原则，从最为基础的部分展开相关知识的内容，书中既有对物理学基本概念和基本原理的阐述，也有对物理前沿问题的剖析，从而有利于读者学习近代物理学知识和体会物理学研究的方法。
经典物理学导论：从牛顿到麦克斯韦 本书概述 《经典物理学导论：从牛顿到麦克斯韦》是一部旨在系统阐述十八世纪末至十九世纪中叶物理学成就的专著。本书聚焦于经典物理学的两大支柱——力学与电磁学——的理论框架、实验基础及其哲学意义的深刻变革。我们力求以严谨的数学工具为基础，清晰地勾勒出物理学家们如何从经验观察上升至普适定律的艰辛历程，为读者理解现代物理学的思想根源打下坚实的基础。 第一部分：牛顿力学的完备性与拓展 本部分深入探讨了艾萨克·牛顿爵士建立的宏伟体系。我们首先回顾了牛顿运动定律和万有引力定律的数学形式及其在宏观世界中的无可匹敌的解释力。重点分析了微积分的应用在解决行星运动、潮汐现象和物体抛射问题中的核心作用。 第1章：绝对时空观与运动的规律 本章详细解析了牛顿力学的公理基础，包括绝对空间和绝对时间的概念。我们将通过对惯性系和非惯性系的研究，引入达朗贝尔原理，为后续处理复杂系统的运动打下基础。对刚体运动的分析，如定轴转动和陀螺仪的进动，将展示纯粹力学分析的精妙之处。 第2章：变分原理与拉格朗日力学 为超越牛顿方程的直接积分，本章引入了更为强大的变分法。我们将详细阐述最小作用量原理（哈密顿原理），并推导出拉格朗日量 $L = T - V$ 的形式。通过欧拉-拉格朗日方程，读者将学习如何以能量为核心概念，系统地处理多自由度系统的动力学问题，这标志着从向量形式向标量形式的深刻转变。 第3章：哈密顿力学与相空间的概念 本章将经典力学推向其数学完备性的顶峰——哈密顿力学。我们定义了正则坐标和正则动量，并推导出了哈密顿正则方程。讨论的重点在于相空间的几何意义，以及对守恒量和泊松括号的引入。哈密顿-雅可比方程的介绍，则预示了向波动力学的潜在过渡，尽管这仍处于经典框架之内。 第4章：连续介质的动力学 力学不限于质点系统。本章转向连续介质，探讨了流体力学和弹性理论的经典描述。我们将深入分析欧拉方程和纳维-斯托克斯方程的推导，阐述伯努利原理的物理图像。在固体方面，重点讨论了应力、应变张量，以及胡克定律在描述材料弹性响应中的应用。 第二部分：电磁现象的统一与光的本质 十九世纪的伟大成就之一是将电、磁和光现象统一在一个电磁学的框架内。本部分集中于法拉第、麦克斯韦及其前驱者们的工作。 第5章：静电学与静磁学的场论基础 本书从库仑定律出发，建立了静电场的数学描述，重点讨论了高斯定律在确定电荷分布引起的场形貌中的关键作用。随后，我们进入静磁学，分析毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理。对磁标量势和磁矢量势的引入，是理解更复杂磁场分布的必要数学工具。 第6章：法拉第感应与电磁场的产生 法拉第的电磁感应定律是连接电与磁的桥梁。本章详细分析了磁通量的变化如何产生电动势。我们将讨论麦克斯韦引入的位移电流的概念，这是将静电学和静磁学理论统一起来的关键假设，它使方程组在处理变化过程时具有了逻辑上的自洽性。 第7章：麦克斯韦方程组的完备性与规范变换 本章的核心是对麦克斯韦方程组的系统阐述。我们将考察这四个偏微分方程组在微分形式和积分形式下的物理意义，并证明它们能够完整地描述所有已知的电磁现象。此外，我们还将简要探讨电磁势（A和$phi$）的引入，并解释规范不变性在电动力学理论中的重要地位，例如洛伦兹规范。 第8章：电磁波的预言与光的电磁本质 麦克斯韦方程组最辉煌的成果在于预言了电磁波的存在。本章将推导均匀介质中电磁场的波动方程，并分析其解——平面电磁波的性质，包括传播速度、偏振态和能量密度。通过将计算出的光速与当时已知的实验数值进行对比，我们确认了光即是电磁波的革命性结论。 第9章：经典光学：波动说的胜利 在电磁学统一的背景下，本章回顾了经典光学中关于光的传播理论。详细讨论了惠更斯-菲涅耳原理在解释光的衍射和干涉现象中的应用，特别是对单缝衍射和双缝干涉的定量分析。瑞利准则与光的衍射极限，将展示经典光学描述的精确性。 结论：经典物理学的边界与展望 本书最后总结了经典物理学在十九世纪末达到的辉煌成就，它成功地解释了宏观世界的大部分运动和所有已知的电磁现象。然而，我们也指出了其内在的局限性，例如对黑体辐射、光电效应以及迈克尔逊-莫雷实验结果的解释无力，这些未解之谜正是二十世纪初物理学革命的开端。本书的结论旨在引导读者认识到，经典物理学的结构虽美，但其适用范围并非无限，为后续对相对论和量子力学的探究铺设了思想上的跳板。
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