物理學及其工程應用(上) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉揚正 著

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• 光學
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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040416459

商品編碼：28643371996

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2015-02-01

內容介紹
基本信息

書名：	物理學及其工程應用(上)
作者：	劉揚正//張偉強	開本：
YJ：	34.5	頁數：
現價：	見1；CY=CY部	齣版時間	2015-02-01
書號：	9787040416459	印刷時間：
齣版社：	高等教育齣版社	版次：
商品類型：	正版圖書	印次：

內容提要 作者簡介 精彩導讀 目錄
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《宇宙的織錦：從基本粒子到宏觀世界的奧秘》 本書並非一本普通的物理學教科書，它是一次深度探索，一次對構成我們存在之基石的追尋，一次對那些塑造瞭我們所見所感之世界的普適規律的揭示。它將帶領您穿越微觀粒子世界的奇詭，感受量子力學的顛覆性，然後逐步攀升，觸及經典力學那精準的機械之舞，直至宏觀宇宙的壯麗圖景。這是一場關於秩序與混沌、確定與概率、運動與平衡的交響麯，而物理學，正是解讀這宇宙織錦的密鑰。 第一篇：微觀世界的基石——量子之舞 在本書的第一部分，我們將潛入那個肉眼無法企及的尺度，一個由基本粒子構築的令人著迷的領域。您將接觸到構成物質的最小單元，例如構成原子核的質子和中子，以及圍繞著原子核運轉的電子。但故事遠不止於此。我們將深入探索那些比質子和中子更為基礎的粒子，如誇剋和輕子，瞭解它們是如何通過基本力的相互作用而組閤成我們熟悉的物質。 量子力學，這門現代物理學的支柱，將成為我們探索微觀世界的嚮導。您將瞭解到，在這個尺度上，我們熟悉的宏觀世界的直覺常常失效。粒子不再是簡單的點，而是具有波粒二象性的奇特實體。一個電子，既可以是圍繞原子核運動的粒子，也可以是彌散開來的概率波。這種波粒二象性是量子世界的核心特徵，它解釋瞭許多在經典物理學中難以理解的現象，例如原子光譜的離散性。 我們將探討量子疊加態的概念，即一個粒子可以同時處於多種狀態的奇特現象。就像薛定諤的貓，在被觀察之前，它同時處於“活”與“死”的疊加狀態。這種不確定性並非由於我們觀測手段的不足，而是量子世界本身的內在屬性。同時，您還將瞭解到量子糾纏，一種比任何經典關聯都更為深刻的聯係。兩個或多個粒子，即使相隔遙遠，它們的狀態也能瞬間相互影響，仿佛擁有某種“心靈感應”。愛因斯坦曾稱之為“幽靈般的超距作用”，它挑戰瞭我們對空間和時間的理解。 本書將深入剖析量子力學的基本原理，如海森堡不確定性原理，它錶明我們無法同時精確地知道一個粒子的位置和動量。這種根本性的限製，揭示瞭微觀世界固有的模糊性，與我們對宏觀世界精確測量的期待截然不同。您還將瞭解量子場論，這是描述基本粒子及其相互作用的更為完備的理論框架。在這個框架下，粒子被視為量子場的激發，而力則通過交換基本粒子（如光子、膠子、W/Z玻色子）來傳遞。 第二篇：宏觀世界的秩序——經典力學的智慧 當我們將目光從微觀世界移開，轉嚮我們日常所見的宏觀世界時，經典力學便展現齣其強大的解釋力。本書的第二部分將詳細闡述牛頓力學的基石——三大運動定律。 第一定律，慣性定律，告訴我們，除非受到外力的作用，否則物體將保持靜止或勻速直綫運動的狀態。這解釋瞭為什麼在行駛的汽車突然刹車時，您會嚮前傾倒，也解釋瞭為什麼太空中的衛星在不受阻力的情況下會沿著直綫永恒地運動下去。 第二定律，加速度定律，即著名的F=ma，揭示瞭力、質量與加速度之間的定量關係。它告訴我們，施加在物體上的力越大，其産生的加速度就越大；物體的質量越大，産生相同的加速度所需的力也就越大。這個簡潔而強大的公式，是理解一切機械運動的齣發點，從行星的軌道到車輛的加速，無不遵循此法則。 第三定律，作用與反作用定律，強調瞭力的對稱性。每一個作用力都伴隨著一個大小相等、方嚮相反的反作用力。當您推牆時，牆也在推您；火箭嚮下噴射燃氣，燃氣也嚮上推動火箭。這個定律揭示瞭力的相互性，是理解相互作用的關鍵。 本書將進一步拓展經典力學的應用範疇。您將深入瞭解功、能與動量守恒定律。能量守恒定律，這一物理學中最深刻的原理之一，斷言在孤立係統中，能量的總量保持不變，它隻會從一種形式轉化為另一種形式，例如動能轉化為勢能，或者電能轉化為熱能。動量守恒定律則指齣，在沒有外力作用的係統中，係統的總動量也保持不變。這些守恒定律是解決復雜力學問題的強大工具，也是理解自然界中各種現象的重要基石。 我們還將探討圓周運動、簡諧振動等重要概念，理解周期性現象的數學描述。您將瞭解到萬有引力定律，它解釋瞭為何物體會下落，為何月球圍繞地球鏇轉，為何行星圍繞太陽運行。牛頓通過這個定律，將地球上的引力與天體運行的規律統一起來，這是科學史上一次偉大的綜閤。 第三篇：能量的流轉與相變——熱力學與統計物理 在微觀與宏觀世界之間，存在著一個描述係統整體行為的獨特視角，那便是熱力學。本書的第三部分將帶領您領略能量的宏大敘事，以及物質在不同狀態間的奇妙轉變。 熱力學第一定律，也就是能量守恒定律在熱力學係統中的體現，它告訴我們，係統內能的改變等於外界傳入的熱量與對係統所做的功之和。這揭示瞭熱量與功作為能量傳遞的兩種方式，它們可以相互轉化，但總能量是恒定的。 熱力學第二定律，則是關於過程的不可逆性和熵的概念。它指齣，在孤立係統中，熵（一個衡量係統無序度的物理量）總是趨於增加。這意味著，自然過程傾嚮於從有序走嚮無序，從能量集中走嚮能量分散。例如，熱量總是自發地從高溫物體流嚮低溫物體，而不會反過來。這個定律對我們理解宇宙的演化方嚮，以及許多工程過程的效率限製至關重要。 我們將探討熱力學第三定律，它定義瞭絕對零度，並指齣在絕對零度下，係統的熵達到最小值。盡管絕對零度難以達到，但它為我們理解物質在極低溫下的行為提供瞭理論基礎。 統計物理學，作為熱力學的微觀基礎，將幫助我們理解宏觀係統的集體行為是如何由大量微觀粒子的隨機運動産生的。您將瞭解到，像溫度、壓力這樣的宏觀量，實際上是大量粒子運動平均效應的體現。微觀世界的隨機性，通過統計規律，在宏觀尺度上錶現齣規律性。我們將探討麥剋斯韋-玻爾茲曼分布、費米-狄拉剋分布和玻色-愛因斯坦分布等統計分布，它們描述瞭不同類型的粒子在能量上的分布規律，並解釋瞭許多物質的宏觀性質，如導電性、導熱性以及超導、超流等奇特現象。 第四篇：電磁波的漣漪——光與電的交織 光，究竟是什麼？它是粒子還是波？物理學的發展史，正是不斷迴答這個問題的過程。本書的第四部分將深入探索電磁現象，揭示光作為電磁波的本質，以及電磁學在現代技術中的核心作用。 我們將從靜電學和靜磁學的基礎開始，理解電荷的性質，庫侖定律描述的電荷間的相互作用，以及磁場産生的來源。然後，我們將進入動態的電磁世界，瞭解電流是如何産生磁場，變化的磁場又是如何産生電場。法拉第電磁感應定律，這一發現，揭示瞭電與磁之間密切的相互轉化關係，它是發電機和變壓器等現代電力設備的基礎。 麥剋斯韋方程組，被譽為電磁學的“聖經”，它將所有已知的電磁學現象統一在一個簡潔而優美的數學框架下。麥剋斯韋通過他的方程預言瞭電磁波的存在，並計算齣其傳播速度，驚人地等於光速。這宣告瞭光的電磁本質，將光學與電磁學緊密地聯係在一起。 您將瞭解到電磁波譜的廣闊範圍，從低頻的無綫電波，到可見光，再到高頻的X射綫和伽馬射綫。每種電磁波都具有獨特的性質和應用，它們在通信、醫療、天文學等領域發揮著不可替代的作用。本書將探討光的乾涉、衍射和偏振等波動現象，它們是理解光本質的關鍵證據。同時，我們也將觸及光的粒子性，即光子的概念，以及光電效應等現象，這預示著更深層次的量子理論。 第五篇：時空的結構與宇宙的演化——相對論與宇宙學 當我們將目光投嚮宇宙的極限，特彆是那些以接近光速運動的物體，或者整個宇宙的起源和演化時，愛因斯坦的相對論便成為我們理解宇宙的全新框架。本書的第五部分將帶您領略時空的奇妙結構，以及宇宙的宏大圖景。 狹義相對論，建立在光速不變的原理之上，它顛覆瞭牛頓關於絕對時間和絕對空間的觀念。您將瞭解到，時間和空間不再是獨立的、絕對的背景，而是相互聯係、相互依賴的統一體，即時空。高速運動的物體會經曆時間膨脹和長度收縮，而靜止的質量和能量可以相互轉化，這是著名的質能方程E=mc²所揭示的。這個方程不僅解釋瞭原子能的巨大威力，也為我們理解恒星的能量來源提供瞭關鍵綫索。 廣義相對論，則將引力描述為時空的彎麯。質量和能量會使它們周圍的時空發生彎麯，而物體則沿著彎麯時空的“測地綫”運動，這就是我們所感受到的引力。廣義相對論成功地解釋瞭水星近日點的進動、光綫在引力場中的偏摺，以及引力波的存在。它為我們理解黑洞、中子星等極端天體現象提供瞭理論基礎。 最後，我們將把目光投嚮整個宇宙。本書將簡要介紹大爆炸理論，這是目前最被廣泛接受的宇宙起源模型。您將瞭解到宇宙的膨脹，宇宙背景輻射的存在，以及輕元素豐度的觀測證據，這些都強有力地支持瞭大爆炸理論。同時，我們也將探討宇宙的組成，包括普通物質、暗物質和暗能量，以及它們在宇宙演化中的作用。從微觀粒子的不確定性，到宏觀世界的秩序，從能量的流轉，到光與電的交織，再到時空的結構與宇宙的演化，本書將為您呈現一幅幅壯麗的物理學畫捲，讓您深刻體會人類智慧探索自然奧秘的非凡旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排邏輯和內容深度，讓我覺得它不僅僅是一本入門讀物，更像是一本能夠引導讀者進行深入探索的“鑰匙”。作者在講解物理概念時，非常注重物理學之間的內在聯係，他會在講解一個概念的同時，適時地迴顧之前學過的相關知識，並為後續更深入的內容埋下伏筆。例如，在講解電磁感應時，他會巧妙地將之前學過的電路知識和磁場知識串聯起來，並為後麵解釋發電機的工作原理打下堅實基礎。這種“溫故而知新”的設計，讓知識體係更加牢固，也讓學習過程更加流暢。而且，書中在介紹一些前沿工程技術時，並沒有止步於錶麵描述，而是深入到其背後的核心物理原理。例如，在介紹核磁共振成像（MRI）時，作者詳細解釋瞭核自鏇、磁場梯度和射頻脈衝如何協同作用，最終生成清晰的醫學影像。這種對細節的挖掘和理論深度的把控，讓我覺得這本書的內容非常紮實，也非常有啓發性。它不僅僅告訴瞭我“是什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼”和“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，真正好的科普讀物，應該能夠點燃讀者對科學的好奇心，並讓他們在閱讀中獲得一種“原來如此”的頓悟感。《物理學及其工程應用(上)》無疑做到瞭這一點。這本書的語言風格非常親切，沒有那種高高在上的說教感，更像是經驗豐富的老師在與你娓娓道來。作者善於運用類比和隱喻，將復雜的物理概念變得生動形象。比如，在講解量子力學的一些基本概念時，他並沒有直接扔齣薛定諤方程，而是用一個非常有趣的“薛定諤的貓”的例子，生動地展現瞭疊加態和觀測效應的奇妙之處。此外，書中穿插的許多曆史故事和科學傢的小趣聞，也為原本嚴肅的物理學增添瞭不少人文色彩，讓我覺得那些偉大的發現背後，也有著普通人的努力和智慧。我特彆欣賞作者在介紹磁場時，巧妙地將宇宙中的大型粒子加速器與我們日常生活中的電磁爐、電動機聯係起來，讓我深刻體會到宏觀與微觀、理論與應用之間的緊密聯係。整本書讀下來，我感覺自己不僅學習瞭物理知識，更培養瞭一種科學思維方式，學會瞭如何從物理學的角度去觀察和分析問題。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，剛拿到《物理學及其工程應用(上)》的時候，我有些猶豫，擔心它會像許多教科書一樣，充斥著晦澀難懂的公式和理論，讀起來讓人昏昏欲睡。然而，事實證明我的擔心是多餘的。作者在內容編排上非常有匠心，他並沒有一股腦地把所有知識點都拋齣來，而是循序漸進，先從最基礎的力學入手，然後逐步深入到熱學、電磁學等更復雜的領域。更重要的是，他始終沒有忘記“工程應用”這個主題，幾乎在每一個概念講解之後，都會緊跟著一個或幾個相關的工程實例。比如，在講解牛頓運動定律時，他會分析車輛的加速和製動係統；在討論能量守恒定律時，他會介紹火力發電廠和太陽能電池闆的工作原理。這些實例的選擇非常貼近我們的生活，也極具代錶性，讓我能夠直觀地理解抽象的物理原理是如何在實際工程中發揮作用的。我尤其喜歡書中關於振動和波的章節，作者用生動的比喻解釋瞭聲波的傳播和共振現象，並將其與建築物的抗震設計和樂器的發聲原理聯係起來。這讓我意識到，原來看似平常的聲響和晃動，背後都蘊含著深刻的物理規律。這本書的價值在於，它不僅傳授瞭知識，更激發瞭我的思考，讓我開始主動去探究生活中各種現象背後的物理學原理。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜，在於它不僅僅是枯燥的公式和理論堆砌，而是巧妙地將物理學的宏大概念與現實世界中那些令人驚嘆的工程奇跡緊密聯係在一起。我一直以為物理學是高高在上、遙不可及的學科，但當我翻開《物理學及其工程應用(上)》，我纔發現原來我們身邊無處不見物理學的蹤跡。從手機屏幕的光影效果，到高鐵飛馳背後的空氣動力學原理，再到心髒起搏器如何利用電磁學原理工作，這本書都用通俗易懂的語言和生動的實例進行瞭深入淺齣的解讀。尤其是關於材料力學的章節，作者並沒有停留在抽象的應力應變圖上，而是詳細介紹瞭不同工程材料的微觀結構如何影響其宏觀性能，並解釋瞭為什麼某些閤金能夠承受巨大的壓力，成為建造摩天大樓和橋梁的基石。讀到這裏，我仿佛親眼看到瞭工程師們如何在原子層麵“雕刻”材料，以滿足各種嚴苛的工程需求。書中對光學在光縴通信和激光技術中的應用的描述也讓我大開眼界，原來我們每天享受到的高速網絡，背後有著如此精妙的光學設計和物理原理支撐。這本書讓我對物理學産生瞭前所未有的興趣，也讓我重新審視瞭身邊的工程技術，它們不再是冰冷的機器，而是充滿智慧和物理之美的結晶。

評分☆☆☆☆☆

從一個工程專業的學生角度來看，《物理學及其工程應用(上)》提供瞭一個非常獨特且有價值的視角。很多時候，我們在課堂上學習的物理概念，往往是孤立的，很難看到它們在實際工程中的具體體現。而這本書恰恰彌補瞭這一不足。它不僅僅是一本物理學教材，更是一本“應用型”的物理學指南。書中大量的工程案例，都來自於真實的工業生産和技術發展，並且作者在講解時，會清晰地指齣相關的物理原理是什麼，以及這些原理是如何被工程師們巧妙地應用到實際産品中的。例如，在講解流體力學時，作者會深入分析飛機機翼的設計是如何利用伯努利原理來産生升力，以及船舶的形狀如何影響其在水中的阻力。這些內容對於我理解學科知識的實用性，以及激發我未來在工程領域進行創新，都起到瞭非常重要的作用。書中對材料科學與物理學的結閤的探討，更是讓我看到瞭跨學科研究的巨大潛力，也讓我對未來的學習和工作有瞭更清晰的方嚮。這本書就像一座橋梁，將抽象的物理世界和具體的工程實踐緊密地連接起來。