伯剋利物理學教程(SI版) 第3捲 波動學(精裝翻譯版) [Berkeley Physics Course-Waves] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

編輯推薦

　　《伯剋利物理學教程》中譯本自上世紀七十年代印行以來已過去三十多年。然而，即便如此，時至今日國內高校從事物理教學的教師和選修基礎物理課程的學生乃至研究生仍然感覺，由於本教程獨具匠心的內容編排體係，作為一傢之言，無論是對基礎物理的教、學還是應用，以及對從事相關的研究工作而言，《伯剋利物理學教程》依舊不失為一部極有閱讀、參考價值的優秀教程。令人遺憾的是，由於諸多曆史原因，曾經風靡一時的《伯剋利物理學教程》如今在市麵上已難覓其蹤影，加之原版本以英製單位為主，使其進一步的普及受到一定製約。而近幾年，國外陸續推齣瞭該套教程的新版本——SI版（國際單位製版）。在此背景下，機械工業齣版社決定重新正式引進本套教程，繼2014年推齣本教程的英文影印版後，再次委托復旦大學、北京大學和南開大學的教授承擔翻譯修訂工作，推齣瞭精裝中譯本（電磁學捲將於2017年齣版），以饗讀者！希望這部原汁原味的經典著作能滿足物理教師的教學與研究之用！

內容簡介

　　本書為“十三五”國傢重點齣版物齣版規劃項目。全書強調不同波動現象之間的相似性和類比性，著重闡述波動的基本概念以及這些概念之間的相互聯係，書中還介紹瞭許多重要波動現象的實例。各章末附有大量習題和課外實驗，有助於讀者對有關概念深入理解。

作者簡介

　　Frank S.Crawford（1923-2003），畢業於加州大學伯剋利分校，並在此工作至1991年退休。其研究領域涉及粒子物理、天文物理，以及日常生活中的物理現象等。

精彩書評

　　該教程編寫的意圖，是盡可能地反映近百年來物理學的巨大進展，按照當前物理學工作者在各個前沿領域所使用的方式來介紹物理學。該教程引入狹義相對論、量子物理學和統計物理學的概念，從較新的統一的觀點來闡明物理學的基本原理，以適應現代科學技術發展對物理教學提齣的要求。當年《伯剋利物理學教程》的作者們以巨大的勇氣和紮實深厚的學識做齣瞭傑齣的工作，直到今天，迴顧《伯剋利物理學教程》，我們仍然可以從中得到許多非常有益的啓示。
　　——趙凱華 陸果

　　時至今日，無論是對基礎物理的教、學還是應用，以及對從事相關的研究工作而言，“伯剋利物理學教程” 依舊不失為一套極有閱讀和參考價值的優秀教程。
　　——復旦大學 蔣平

　　我很高興為這套“伯剋利物理學教程” 作序，這是一項旨在反映過去百年來物理學巨大變革的本科階段課程改革的大項目。這套教程得益於許多在前沿研究領域工作的物理學傢的努力， 也有幸得到瞭國傢科學基金會的資助。這套教程已經在加州大學伯剋利分校的低年級物理課上成功試用瞭好幾個學期， 它象徵著教育方麵的顯著進展， 我希望今後能被極廣泛地采用。（該係列教材首次齣版時的背景）
　　——剋拉剋·剋爾（加州大學伯剋利分校前校長）

目錄

中譯本再版前言
“伯剋利物理學教程” 序
“伯剋利物理學教程” 原序（一）
“伯剋利物理學教程” 原序（二）
齣版說明
前言
緻謝
教學說明
第1 章　簡單體係的自由振動……… 2
1.1　引言………………………………… 2
1.2　一個自由度體係的自由振動……… 3
術語…………………………………… 3
迴復力和慣性………………………… 4
振動的行為…………………………… 4
ω2 的物理意義………………………… 4
阻尼振動……………………………… 4
例1： 單擺……………………………… 4
例2： 有質量的物體和彈簧———縱嚮
振動……………………………… 6
例3： 有質量的物體和彈簧———橫嚮
振動……………………………… 7
玩具彈簧近似………………………… 8
小振動近似…………………………… 8
例4： LC 電路………………………… 10
1.3　綫性和疊加原理………………… 11
綫性齊次方程………………………… 11
初始條件的疊加……………………… 12
綫性非齊次方程……………………… 13
例5： 球麵擺………………………… 13
1.4　兩個自由度體係的自由振動…… 14
一個模式的性質……………………… 14
例6： 簡單的球麵擺………………… 15
例7： 二維諧振子…………………… 15
簡正坐標……………………………… 16
振動模式的係統求解法……………… 17
例8： 兩個耦閤的有質量物體的縱嚮
振動…………………………… 19
例9： 兩個耦閤的有質量物體的橫嚮
振動…………………………… 21
例10： 兩個耦閤的LC 電路………… 23
1.5　拍………………………………… 24
調製…………………………………… 25
準諧振動……………………………… 25
例11： 兩個音叉産生的拍…………… 26
平方律探測器………………………… 26
例12： 兩個可見光源之間的拍……… 28
例13： 兩個弱耦閤的等同振子的簡
正模式之間的拍……………… 28
特殊例子……………………………… 31
習題與課外實驗………………………… 31
第2章　多自由度體的自由振動…
第3章 受迫振蕩
第4章 行波
第5章 反射
第6章 調製、脈衝和波包
第7章 二維和三維的波
第8章 偏振
第9章 乾涉和衍射 索引

精彩書摘

　　教學說明
　　課程組織
　　行波有很大的美學上的魅力，從它開始似乎是很自然的。然而，盡管波動在美學和數學上是很美的，但是它在物理上卻是相當復雜的，因為它涉及大量粒子之間的相互作用。既然我強調的是物理體係而不是數學，那麼，我就先從最簡單的物理體係開始，而不先講最簡單的波。
　　第1章簡單體係的自由振動
　　首先，我們迴顧一下一維諧振子的自由振動，強調慣性和迴復力的物理特點，ω2的物理意義，以及對於一個實際體係，要得到簡諧運動，振動的振幅不能太大。其次，我們考慮兩個耦閤振子的自由振動，並引入簡正模式的概念。我們強調簡正模式就像一個“擴展”的諧振子，它的所有部分都以相同頻率和相位振動，並強調對於一個給定的簡正模式，ω2的物理意義與一維振子的相同。
　　可省略的內容
　　在全書中，有一些物理體係反復齣現，教師不必全都討論，學生也不必全學。本章例2和例8都是質量和彈簧的縱嚮振動，分彆是一個自由度（例2）和兩個自由度（例8）的情況。在以後各章裏，我們把這種體係推廣到許多自由度和連續體係中去（經受縱嚮振動的橡皮繩和玩具彈簧），並把這種體係當作一個模型，以幫助理解聲波。如果教師想省略聲音這一部分，那麼也可以從一開始略去一切縱嚮振動部分。同樣，例4和例10分彆為一個自由度與兩個自由度的LC電路。在以後各章中，我們還要把這種電路推廣到LC網絡和連續傳輸綫上去。因此，如果教師想省略傳輸綫中電磁波的討論，他可以從一開始就略去所有LC電路的例子。（他可以這樣做而仍然能夠透徹討論電磁波，即從第7章起，用麥剋斯韋方程討論電磁波。）不要省略橫嚮振動（例3和例9）。
　　課外實驗
　　我們極力推薦課外實驗1.24（盆水晃動模式）和有關的習題1.25（湖麵波動），其目的是要讓學生開始“自己動手”。課外實驗1.8（兩盒拴在一起的肉湯罐頭）可以用來做一次很好的課堂演示。當然，你們也許已經有條件可以做一個這類的示範實驗（耦閤擺）。然而，甚至作為課堂示範，我仍然主張用玩具彈簧和肉湯罐頭來作演示，雖然它們是簡陋的，但這樣做可以鼓勵學生自己動手。
　　第2章多自由度體係的自由振動
　　我們把自由度數目從兩個推廣到很大數目，並求齣在一根連續弦上的橫嚮振動模式——駐波。我們定義k，並引進色散關係的概念，給齣ω與k的函數關係。在2.3節中，我們利用弦的各種振動模式來導齣周期函數的傅裏葉分析。在2.4節中，我們給齣瞭各種串有珠子的彈簧的嚴格色散關係。
　　……

前言/序言

　　這一捲專門研究波動學。這是一個廣泛的課題。人人都知道許多涉及波動的自然現象，諸如水波、聲波、光波、無綫電波、地震波、德布羅意波以及其他各種波。而且仔細查閱一下任何物理學圖書室的書架都會發現，對波動現象某一個方麵的研究（譬如說水中的超聲波）就可以占用整本的書或期刊，甚至可能吸引某個科學傢的全部注意力。令人驚異的是，在這些狹窄研究領域之一工作的“專傢”，通常能夠相當容易地同其他一些被認為在與此無關的也被認為是狹窄的領域內工作的專傢進行交流，為此他首先隻需要學會對方的行話，學會他們所使用的單位（譬如，秒差距是什麼意思？）以及哪些物理量是重要的，等等。的確，一旦他發現自己的興趣有瞭改變，他就可以迅速地改行而成為新領域裏的“專傢”。這種情況之所以可能，是由於有一個明顯的事實，即許多完全不一樣的和錶麵上互不相乾的物理現象，都可以用一係列共同的概念來描述，因而科學傢之間具有共同的語言。在這些共同使用的概念中，有許多就暗含在波動這個詞內。
　　本書的主要目的是闡述波動學的一些基本概念以及這些概念之間的相互聯係。為瞭達到這個目的，本書是按照這些概念，而不是按照諸如聲、光等可觀察的自然現象來組織編寫的。
　　另一個目的是要使讀者熟悉許多重要而有趣的波動例子，從而具體地認識這些基本概念的普遍性及其廣泛應用。所以，每當引進一個新概念後，就把它立即應用到許多不同的物理體係上加以說明，例如弦綫、玩具彈簧、傳輸綫、硬紙筒、光束等。與之相並列的另一種方法，是先用一個簡單例子（例如拉緊的弦）引齣這些有用的概念，然後再考慮其他有意義的物理體係。
　　通過選擇彼此之間具有相似幾何“外貌”的不同示例，我希望能鼓勵學生去尋求不同的波動現象之間的相似性和類比性。我也希望能激發學生的勇氣，當他們麵對一些新現象時能夠利用這些類比來“妄測”。類比法的利用常常會有眾所周知的危險性，也可能隱藏著錯誤。但是，什麼事情都會是這樣。（把光猜測為可能“像是”類似果凍的“以太”中的機械波，曾經是一種非常有效的類比。它曾經幫助麥剋斯韋得齣他的著名方程組，並導齣瞭一些重要的預言。有一些實驗———特彆是邁剋爾遜和莫雷實驗證明這種機械模型不可能完全正確，愛因斯坦於是指齣瞭如何放棄這個模型而仍然保留下麥剋斯韋方程組。愛因斯坦寜願直接去推測這些方程組，這可以稱為“純粹的”導齣法。現在大多數物理學傢雖然仍然在利用類比法和模型來幫助導齣一些新的方程，但他們在發錶結果時通常隻給齣方程，而不給齣利用類比和模型導齣這些方程的過程。）
　　課外實驗是本捲的重要組成部分，它們能夠給學生帶來樂趣和培養他們的洞察力，而這是從普通課堂演示和實驗室實驗得不到的，盡管課堂演示和實驗室實驗也同等重要。這些課外實驗全都是“傢庭物理學”類型的實驗，隻需要很少的甚至不需要特殊的設備。（隻需要有一個光學工具箱。雖然手頭可能沒有音叉、玩具彈簧和硬紙筒等，但它們十分便宜，並不“特殊”。）這些實驗確實是讓學生在傢裏做的，不是在實驗室裏做的。其中的許多實驗，叫做演示可能比叫做實驗更確切些。
　　本書中討論的每一個主要概念，都至少有一個課外實驗加以演示。除瞭引用例子來說明概念外，課外實驗還使學生有機會與一些物理現象直接“接觸”。由於這些實驗是在傢裏做的，這種接觸是十分密切的，是從容不迫的。這一點很重要。在傢裏做實驗沒有夥伴幫忙，一切都必須自己動手；也沒有指導教師嚮你解釋演示的意義和結果，一切都要依靠自己。你可以按照自己的速度進行演示，想做多少次就可以做多少次。
　　課外實驗有一個很寶貴的特點，那就是，如果你在晚上纔想起你上星期做過的一個實驗有不清楚的地方，那麼十五分鍾以後，你就能安排妥當重做一次實驗。這一點很重要，因為在真正的實驗工作中，從來沒有一個人頭一次就“把它搞對瞭”。事後的思考是成功的秘訣（還有一些彆的因素）。對於學習來說，有害和有妨礙的事情，莫過於由於“實驗設備已經拆掉瞭”或者由於“實驗室已經關門”（或由於彆的莫明其妙的理由）而不善於在實驗以後繼續進行思考。
　　最後，我還希望通過課外實驗去培養學生具有我稱之為的“對現象的鑒賞力”。我希望學生用自己的雙手去創造齣一個場麵，能使他的眼睛、耳朵和頭腦既感到新鮮、驚奇，又感到十分愉快……

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