大學物理實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

柴麗娜，塗海華 著

圖書標籤:

• 大學物理
• 物理實驗
• 實驗教學
• 高等教育
• 理工科
• 物理學
• 實驗報告
• 教學參考書
• 大學生
• 實踐教學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030353436

版次：31

商品編碼：12322251

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：204

正文語種：中文

內容簡介

　　本書是為適應普通高等院校非物理專業的大學物理實驗課教學而編寫的實驗教材，精選瞭力學、熱學、電磁學和光學等30個實驗，並介紹瞭不確定度與數據處理的基本知識。書末還附有與實驗有關的物理常數和參考材料，為瞭便於各院校使用，有的實驗介紹瞭兩種或兩種以上實驗方法及有關的實驗儀器和設備。

現代電磁學基礎：從麥剋斯韋方程組到量子場論 圖書簡介 本書旨在為物理學、電子工程、材料科學及相關領域的學生和研究人員提供一個全麵、深入且富有洞察力的現代電磁學知識體係。我們聚焦於電磁現象的本質、理論框架的建立與應用，並適度引入現代物理學的視角，使讀者能夠跨越經典電磁學的邊界，理解電磁學在更廣闊物理圖景中的地位。 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從宏觀現象的唯象描述到微觀粒子相互作用的理論基礎，力求在深度與廣度之間取得最佳平衡。 --- 第一部分：靜電場與靜磁場的幾何基礎 本部分著重於建立描述靜態場的基本數學工具和物理概念。 第一章：矢量分析與場論迴顧 本章首先對讀者進行必要的數學預備，包括矢量微積分、格林定理、斯托剋斯定理的詳細迴顧，並引入場論中的核心算符：梯度（$ abla$）、散度（$ abla cdot$）和鏇度（$ abla imes$）。我們著重討論瞭場綫、通量和環量在描述物理實在中的物理意義，而非單純的數學操作。 第二章：靜電場的描述與泊鬆方程 我們從庫侖定律齣發，係統地推導齣靜電場的疊加原理。隨後，引入電勢的概念，將矢量場問題轉化為標量勢問題。核心內容是靜電場的兩大基本方程：$ abla cdot mathbf{E} = ho / epsilon_0$ (高斯定律的微分形式) 和 $ abla imes mathbf{E} = 0$ (靜電場是保守場)。本書詳細解析瞭泊鬆方程和拉普拉斯方程的物理背景，並提供瞭使用分離變量法求解特定幾何構型（如平麵內、球坐標係下的帶電體分布）的詳細步驟，包括對邊界條件處理的嚴格討論。特彆地，我們深入探討瞭導體邊界處的電荷密度分布與電場綫垂直性之間的內在聯係。 第三章：靜磁場的麥剋斯韋方程和安培定律 本章轉嚮靜態磁場。從畢奧-薩伐爾定律齣發，建立電流元産生的磁場積分形式。隨後，我們引入磁感應強度 $mathbf{B}$ 和磁場強度 $mathbf{H}$ 之間的關係，重點討論磁介質（順磁、抗磁和鐵磁材料）內部磁場的復雜性。靜磁場的兩大基本方程 $ abla cdot mathbf{B} = 0$ (磁場無源) 和 $ abla imes mathbf{B} = mu_0 mathbf{J}$ (安培定律) 被詳細解析。我們強調瞭安培環路定理在對稱性問題求解中的強大威力，並探討瞭磁荷（盡管尚未被實驗證實）在理論結構中的潛在地位。 第四章：矢量磁勢與磁標勢 為處理靜磁場的復雜性，我們引入矢量磁勢 $mathbf{A}$，將其定義為 $mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$，從而自動滿足 $ abla cdot mathbf{B} = 0$。本書詳細討論瞭規範選擇的重要性，重點分析瞭最常用的洛倫茲規範和庫侖規範對電磁勢的影響。對於無電流區域，我們引入磁標勢 $phi_m$，並探討其與標量電勢 $phi$ 在特定條件下的區彆與聯係。 --- 第二部分：時變場與麥剋斯韋方程組的完備化 本部分是全書的核心，聚焦於電場和磁場的相互激發，以及電磁波的産生和傳播。 第五章：法拉第電磁感應定律與動生電動勢 本章從法拉第的實驗觀察齣發，導齣瞭時變磁場産生電場的規律：$ abla imes mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}$。我們深入分析瞭該方程的非保守性——即感應電動勢的存在。本書詳細區分瞭“動生電動勢”（導體在非均勻磁場中運動）與“感生電動勢”（磁場本身隨時間變化）的物理機製，並通過嚴格的積分形式（法拉第定律）解釋瞭變壓器和發電機的基本原理。 第六章：麥剋斯韋引入的位移電流與場方程的統一 本章是經典電磁學的裏程碑。我們分析瞭安培定律在處理不連續電流（如充電電容器）時的內在矛盾，從而導齣瞭麥剋斯韋修正項——位移電流 $epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t}$。通過這一修正，我們得以完整寫齣在真空中的麥剋斯韋方程組，並證明瞭電荷守恒定律（連續性方程）在微分形式下的必然性。本書強調，正是位移電流的引入，纔使得電磁場能夠脫離源的束縛，以波的形式傳播。 第七章：電磁場的能量、動量與邊界條件 我們係統地推導瞭坡印亭定理（Poynting's Theorem），闡述瞭電磁場的能量密度 $u = frac{1}{2}(epsilon_0 E^2 + frac{1}{mu_0} B^2)$ 和能量流密度 $mathbf{S} = frac{1}{mu_0} (mathbf{E} imes mathbf{B})$ 的物理意義，這是連接宏觀電磁學與能量守恒的橋梁。此外，本章嚴格推導瞭電磁場在理想界麵上的八條邊界條件，這些條件是分析波的反射、摺射以及散射問題的基礎。 第八章：電磁波的産生與平麵波傳播 從麥剋斯韋方程組齣發，推導齣齊次方程（無源、無介質）的波動方程：$ abla^2 mathbf{E} - mu_0 epsilon_0 frac{partial^2 mathbf{E}}{partial t^2} = 0$。本書詳細分析瞭平麵波解的結構，包括其頻率、波長、波數和相速度之間的關係，並明確瞭電場、磁場和傳播方嚮之間的正交性（即橫波特性）。我們隨後討論瞭在各嚮同性綫性介質中的傳播，引入瞭摺射率和傳播常數的概念，並對圓偏振波和橢圓偏振波的物理圖像進行瞭細緻的描繪。 --- 第三部分：電磁波的散射、輻射與應用 本部分將理論應用於更復雜的物理情景，關注電磁波與物質的相互作用。 第九章：波的反射與摺射 基於第七章的邊界條件和第八章的平麵波解，本章集中分析電磁波在兩種理想介質界麵上的行為。我們推導齣菲涅爾方程（Fresnel Equations），詳細討論瞭斯涅爾定律的推導，並對全內反射、布儒斯特角（偏振角）現象的物理條件和意義進行瞭深入探討。 第十章：波導與諧振腔 當電磁波的傳播受到幾何約束時，其行為將發生顯著變化。本章研究瞭在完美導體平闆之間的平行闆波導（TEM, TE, TM 模式）以及圓柱波導中的傳播特性。我們詳細分析瞭截止頻率的概念，解釋瞭波導如何實現單模傳輸。對於諧振腔，我們探討瞭駐波模式的形成，以及腔體品質因數（Q值）的物理意義。 第十一章：電磁場的拉莫爾公式與輻射場 本章處理電磁波的輻射問題。我們從矢量磁勢 $mathbf{A}$ 的時變解齣發，引入瞭推遲勢（Retarded Potentials）的概念，這是理解輻射現象時間延遲的關鍵。隨後，我們推導齣對任意加速電荷的輻射功率公式——拉莫爾公式，並分析瞭該公式在描述同步加速器輻射和偶極子輻射中的應用。 第十二章：電磁場與物質的相互作用：色散與吸收 本章將電磁學拓展到包含電子振子的實際介質。我們采用德拜模型或洛倫茲模型，推導齣介質的復介電常數 $epsilon(omega)$ 和復磁導率 $mu(omega)$。書中詳細分析瞭色散關係，解釋瞭正常色散、反常色散（如在吸收綫附近）的物理機製，並引入瞭吸收係數和深度，為理解光在材料中的傳播提供瞭微觀基礎。 --- 第四部分：相對論性電磁學 本書的收官部分將電磁學置於狹義相對論的框架內，揭示電場與磁場的內在聯係。 第十三章：洛倫茲變換與電磁場 本章的核心在於展示電場和磁場並非獨立的物理實體，而是同一四維張量——電磁場張量 $F^{mu u}$ 在不同慣性係下的不同分量。我們通過洛倫茲變換對方程組進行重構，嚴格證明瞭麥剋斯韋方程組在洛倫茲變換下形式不變性（協變性）。本書特彆強調瞭磁場是電場在特定參考係下的“相對論性修正”這一深刻物理圖像。 第十四章：相對論性電荷的運動與磁單極子的理論探索 我們利用相對論動量和能量的觀念，推導瞭帶電粒子在電磁場中運動的洛倫茲力方程的協變形式。最後，我們簡要討論瞭電磁場張量中對偶張量 $ ilde{F}^{mu u}$ 的引入，以及磁單極子（如果存在）將如何修改完整的麥剋斯韋方程組，從而為讀者展望前沿物理的研究方嚮。 --- 本書特色： 1. 嚴格的推導與物理圖像的結閤： 每一步數學推導都緊密結閤其物理意義，避免瞭純粹的公式堆砌。 2. 側重於場論而非勢論： 雖然勢在計算中非常有用，但本書始終強調電場 $mathbf{E}$ 和磁場 $mathbf{B}$ 纔是描述物理實在的基本量。 3. 現代性視角： 適度引入相對論和量子場論的初步概念，幫助讀者建立起從經典到現代物理的認知連續性。 4. 清晰的數學要求： 假定讀者具備紮實的矢量分析基礎，但對復雜積分方程和邊界條件的處理給齣詳盡的步驟指導。

評分☆☆☆☆☆

這本《大學物理實驗》真的給我打開瞭新世界的大門！我一直以為物理實驗隻是枯燥地操作儀器、記錄數據，沒想到它能這麼有趣。書中每一個實驗的引入都充滿瞭故事性，不像我之前看的那些教材，上來就是一堆公式和定義，讓人望而卻步。這本書的作者似乎很瞭解我們這些初學者的心理，從生活中的現象齣發，引導我們思考“為什麼會這樣？”，然後纔慢慢地將我們帶入到具體的實驗設計中。最讓我驚喜的是，書中對於實驗現象的解讀非常透徹，不僅僅是告訴我們“結果是什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼會是這樣”。很多時候，我們做完實驗，看到結果和理論不符，就會很沮喪，這本書就很有耐心地分析瞭可能的原因，比如儀器誤差、操作不當等等，這讓我感覺不是在單純地學習知識，而是在學習一種解決問題的思維方式。而且，書中還穿插瞭很多曆史故事和科學傢的軼事，讓我在學習物理的同時，也感受到瞭科學探索的魅力。我特彆喜歡其中關於光學實驗的那部分，本來覺得激光衍射這些概念很抽象，但書中用瞭很多生動的比喻和圖示，我一下子就理解瞭。讀這本書，感覺就像是在和一位經驗豐富的老師在交流，他既有深厚的學識，又懂得如何激發學生的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本《大學物理實驗》的書寫風格非常獨特，和其他的物理實驗書相比，它更像是科普讀物，但同時又保持瞭嚴謹的學術性。我一開始還擔心這種風格會不會過於口語化，影響內容的深度，但讀完後完全打消瞭我的疑慮。作者在講解實驗原理時，會用一些非常形象的比喻，讓那些抽象的概念變得容易理解。比如在講解力的閤成與分解時，用瞭“一個人在拉車”的例子，一下子就把矢量疊加的概念具象化瞭。而且，書中對每一個實驗的誤差分析都做得非常到位，不僅僅是簡單地列齣幾種誤差類型，還會深入分析每種誤差的來源，以及如何盡量減小它們的影響。我特彆喜歡書中關於“測量不確定度”的講解，這一點很多教材都一帶而過，但這本書卻用瞭很大篇幅來解釋，還提供瞭很多實際的計算案例。這對於我這種對實驗數據分析不太敏感的學生來說，簡直是福音。另外，書中還穿插瞭一些關於實驗安全的小貼士，雖然看似不起眼，但在實際操作中卻非常重要。總的來說，這是一本既能教你知識，又能培養你科學素養的書。

評分☆☆☆☆☆

我當初拿到這本《大學物理實驗》的時候，其實是抱著一種“例行公事”的心態，畢竟大學物理實驗課是必修的，總得找本教材來應付。但讀著讀著，我發現這本書和我之前接觸過的任何一本實驗教材都不同。它沒有那種一本正經、高高在上的語氣，反而像是朋友在娓娓道來。比如在講解示波器的使用時，作者並沒有直接羅列一堆技術參數，而是先描述瞭一個科學傢如何利用示波器觀察到某種奇妙現象的場景，然後纔一點點地教我們如何操作，每一步都考慮得很周全，生怕我們跟不上。我印象最深的是其中一個關於電磁感應的實驗，書裏詳細地解釋瞭為什麼綫圈的轉速會影響感應電動勢的大小，並且還舉例說明瞭發電機是如何利用這個原理工作的。這種將抽象理論與實際應用緊密結閤的方式，讓我覺得物理不再是實驗室裏孤芳自賞的學問，而是可以改變世界的強大力量。書中還提供瞭很多拓展性的思考題，鼓勵我們去探索實驗的更多可能性，而不是僅僅完成老師布置的任務。對我來說，這本書不僅僅是本教材，更像是一扇窗戶，讓我看到瞭物理實驗的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

我對這本《大學物理實驗》的評價可以用“驚喜連連”來形容。我原本以為大學物理實驗就是死記硬背各種公式和操作步驟，但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它不是那種硬邦邦的教科書，而更像是一本引人入勝的指南，帶領我一步步探索物理世界的奧秘。作者在講解每個實驗時，都非常有條理，先是提齣一個引人入勝的問題，然後解釋相關的物理原理，接著詳細介紹實驗器材和操作步驟，最後對實驗結果進行分析和討論。我尤其欣賞書中對實驗設計的思路講解，它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是讓你理解“為什麼這麼做”，培養你獨立思考和解決問題的能力。例如，在關於“動量守恒定律”的實驗章節，書中詳細分析瞭如何選擇閤適的實驗裝置，以及如何處理空氣阻力等乾擾因素，這讓我覺得做實驗不再是碰運氣，而是可以通過科學的方法來提高準確性的。書中還提供瞭一些趣味性的拓展實驗，讓我在完成基本要求的同時，也能體會到物理學的樂趣和創造性。這本書真的讓我對物理實驗産生瞭濃厚的興趣，也讓我對科學研究充滿瞭嚮往。

評分☆☆☆☆☆

我之前做大學物理實驗的時候，總是覺得雲裏霧裏，不知道為什麼要這麼做，也不知道實驗結果有什麼意義。拿到這本《大學物理實驗》，情況有瞭很大的改變。這本書的結構安排非常閤理，每一個實驗都從一個有趣的問題或者現象入手，激發你的好奇心，然後再循序漸進地講解實驗原理、步驟和注意事項。作者似乎很擅長“講故事”，能把枯燥的物理概念講得活靈活現。例如，在介紹牛頓運動定律的實驗時，它不僅僅是教你如何測量加速度，還會講到伽利略是如何通過觀察斜麵滾球的實驗來推翻亞裏士多德的觀點的。這種曆史的厚重感和科學的探索精神，讓我覺得做實驗不再是機械的重復，而是一種充滿智慧的挑戰。而且，書中對每個實驗的預習和總結都做得非常細緻，預習部分會引導你思考實驗的重點和難點，總結部分則會幫助你迴顧實驗過程，鞏固學習成果。我還發現，書中提供的很多插圖和圖錶都設計得非常精美，信息量大，而且易於理解，這對於我這種視覺型學習者來說，幫助太大瞭。