耶魯大學(xué)開放課程(基礎(chǔ)物理2 電磁學(xué)、光學(xué)和量子力學(xué))/世界名校名家基礎(chǔ)教育系列
定 價:89.8 元
叢書名:“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目
- 作者:[美] R.Shandar 著,劉兆龍,吳曉麗,胡海云 譯
- 出版時間:2019/1/1
- ISBN:9787111608240
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O4
- 頁碼:408
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《耶魯大學(xué)開放課程(基礎(chǔ)物理2 電磁學(xué)、光學(xué)和量子力學(xué))/世界名校名家基礎(chǔ)教育系列》系《基礎(chǔ)物理》(涉及力學(xué)、相對論、振動與波動、流體、熱力學(xué)等)的姊妹篇,共24章,包括電磁學(xué)、光學(xué)和量子力學(xué)等內(nèi)容。在書中,R.尚卡爾的物理學(xué)家和富于感染力的熱心教育家,簡明扼要地講述了物理學(xué)的基本概念。這一工作為理工科專業(yè)的大學(xué)生,為積極學(xué)習(xí)物理先修課的高中生,為對科學(xué)進展感興趣的讀者提供了理想的入門教材。
適讀人群 :高校理工科專業(yè)師生 高中生及物理教師
本書為“十三五”國家重點圖書——世界名校名家系列,是一部并不多見的在篇幅和體例上與國內(nèi)教材非常新近的世界教材!全書附網(wǎng)易公開課全課程雙語字幕視頻,以及配套練習(xí)題、測試題和解答!
前言
本書是《耶魯大學(xué)開放課程:基礎(chǔ)物理 力學(xué)、相對論和熱力學(xué)》的姊妹篇,包括電磁學(xué)、光學(xué)和量子力學(xué)等內(nèi)容。就像上一卷那樣,本書基于我在耶魯對不同班級的講授而編寫。這兩卷涵蓋了所有重要的主題,可用于一年的基礎(chǔ)物理課程教學(xué),也可以用于學(xué)生自學(xué),教師還可以將之作為其他教材的補充。
書中的各章內(nèi)容或多或少地源自我在耶魯?shù)闹v授,有一些小的改動,不過仍延續(xù)著我的課堂風(fēng)格。我經(jīng)常會引入一些學(xué)生們問過的問題,或是給出學(xué)生們對一些問題的答案,我相信這對讀者是有益的。配套的習(xí)題和測試題發(fā)布在耶魯?shù)木W(wǎng)站http://oyc.yale.edu/physics上,缺少了它們,你無法知道或是確定自己是否學(xué)好了物理。網(wǎng)站上還附有相應(yīng)的解答。這些資源對所有人免費開放。還可以在線觀看我的講課,比如YouTube,iTunes(https:// itunes.apple.com/us/ itunesu/physicsvideo/id341651848?mt = 10), 以及Academic Earth等。
我在講課時常提及我所著的《基礎(chǔ)數(shù)學(xué)訓(xùn)練》這本書,該書由斯普林格(Springer)出版,受眾是那些希望掌握物理學(xué)中所必需的大學(xué)數(shù)學(xué)知識的人。
正如前一本書那樣,本書的問世要感謝很多人。時任耶魯學(xué)院院長、現(xiàn)任耶魯大學(xué)校長的彼得?沙洛維(Peter Salovey),勸說我加入第一批由惠留特基金(Hewlett foundation )資助的耶魯公開課。戴安娜?克萊納(Diana.E.E.Kleiner),她是講授藝術(shù)與經(jīng)典史的鄧納姆(Dunham)講座教授,在許多方面鼓勵并指導(dǎo)我,她也是力促我編寫這兩本書的人。在耶魯大學(xué)出版社,喬?卡拉米亞(Joe Calamia)不斷地給予我?guī)椭,為改進這本書提出了無數(shù)的建議,他還贊同出現(xiàn)在書中的許多關(guān)于亞原子粒子的討論。安瑪麗?殷博諾尼(AnnMarie Imbornoni),再一次在各個階段都順利地運作著這本書。我非常高興麗茲?凱西(Liz Casey)又一次對原稿進行了高超的編輯,不僅大大地改進了標(biāo)點、句法和語法,還使表述更加清晰,并確保所用的那些文字傳達(dá)出了我的意圖。
感謝甘佩西?默菲(Ganpathy Murthy)教授(肯塔基大學(xué))和布拉尼斯拉夫?喬志偉(Branislav Djordjevic)(喬治梅森大學(xué))經(jīng)過深思熟慮后給出的建議。我特別要感謝賓夕法尼亞大學(xué)的菲爾?尼爾森(Phil Nelson),他對書中的許多部分進行了細(xì)致、深刻地評議。
本書的寫作開始于一年前,2015年8月在阿斯潘物理中心(ACP)完成。非常感謝ACP提供的氛圍,在那里,作為一名科學(xué)家和作者,我感受到了自己在智慧上被給予的滋養(yǎng)。ACP由國家自然科學(xué)基金(NSF)1066293項目資助。
本書的大部分內(nèi)容是在位于圣塔巴巴的卡弗里理論物理研究所(KITP)寫作的,在那里我榮幸地得到了2014年秋季的西蒙杰出訪問學(xué)者獎勵。KITP由國家自然科學(xué)基金NSF PHY1125915項目給予部分資助。我特別要感謝拉爾斯?比爾德斯登(Lars Bildsten)教授使這成為可能。
我發(fā)現(xiàn)自己不能在這兩個奇妙之地寫書的那天,就是我的改行之日。
巴里?布萊德林(Barry Bradlyn)和阿列克謝?什卡林(Alexey Shkarin)是兩名優(yōu)秀的研究生,他們校讀了本書,找出了其中的漏洞并且對體裁的變化提出了建議。
我的三代之家一如既往地支持著我。最終的檢查是斯特拉(Stella)做的,她自作主張地用鉛筆在頁邊空白處及正文留下了許多注釋,書中剩余的錯誤都該由她負(fù)責(zé)。
R.Shankar
R. Shankar,耶魯大學(xué)物理學(xué)“約翰·倫道夫·霍夫曼”教授,美國藝術(shù)與科學(xué)院院士,2009年美國物理學(xué)會利林菲爾德獎得主,除本書外另著有《Principles of Quantum Mechanics》及《Basic Training in Mathematics》。Shankar教授主講的《基礎(chǔ)物理》因其幽默、詼諧的授課風(fēng)格和清晰并富有邏輯的講解受到全世界數(shù)百萬師生的好評。
目錄
中文版序
譯者的話
前言
第1章靜電學(xué)Ⅰ1
1.1回顧F=ma1
1.2走進電學(xué)3
1.3庫侖定律6
1.4電荷的性質(zhì)7
1.5庫侖定律的驗證9
1.6引力與電力之比11
1.7庫侖定律對連續(xù)帶電體的應(yīng)用12
第2章電場14
2.1重要內(nèi)容回顧14
2.2離題說說核力15
2.3電場E16
2.4場的圖示18
2.5偶極子的場24
2.6對場的響應(yīng)27
第3章高斯定理Ⅰ30
3.1無限長帶電直線的場30
3.2無限大帶電平面的場34
3.3球形電荷分布:高斯定理37
3.4關(guān)于面積元矢量dA的插言38
3.5圖說高斯定理42
第4章高斯定理Ⅱ:應(yīng)用47
4.1高斯定理的應(yīng)用47
4.2球殼內(nèi)部的場50
4.3無限長帶電直線的場,再解52
4.4無限大帶電平面的場,再解53
4.5導(dǎo)體54
第5章庫侖勢59
5.1保守力與勢能60
5.2靜電場是保守的嗎?64
5.3圖解場的線積分不依賴于路徑66
5.4偶極子的電場和電勢68
第6章導(dǎo)體與電容器71
6.1利用E計算V更簡單的例子72
6.2V的圖示73
6.3等勢75
6.4鏡像法76
6.5電容器82
6.6儲存于電容器中的能量84
6.7電荷系的能量84
第7章電路與電流87
7.1電場的能量87
7.2電路與電導(dǎo)率88
7.3電路92
7.4電池與電動勢E95
7.5有電源的RC回路98
7.6串聯(lián)和并聯(lián)電路101
第8章磁學(xué)Ⅰ104
8.1顯示磁現(xiàn)象的實驗104
8.2洛倫茲力舉例回旋加速器107
8.3載流導(dǎo)線受到的磁力110
8.4磁矩113
8.5直流電機114
第9章磁學(xué)Ⅱ: 畢奧薩伐爾定律116
9.1畢奧薩伐爾定律的應(yīng)用:圓電流的磁場117
9.2條形磁鐵的微觀描述119
9.3無限長載流直導(dǎo)線的磁場121
9.4安培環(huán)路定理123
9.5麥克斯韋方程組(靜態(tài))127
第10章安培環(huán)路定理Ⅱ、法拉第定律和楞次定律128
10.1無限長載流直導(dǎo)線的磁場,再解128
10.2通電螺線管的磁場131
10.3法拉第定律和楞次定律134
10.4法拉第定律的選學(xué)內(nèi)容142
第11章法拉第定律進階147
11.1電子感應(yīng)加速器147
11.2發(fā)電機150
11.3電感153
11.4互感154
11.5自感156
11.6磁場的能量158
第12章AC電路160
12.1回顧電感器160
12.2LC電路164
12.3LCR電路167
12.4歐姆定律的復(fù)數(shù)形式173
第13章LCR電路和位移電流176
13.1LCR結(jié)果的分析177
13.2復(fù)數(shù)的威力182
13.3位移電流185
第14章電磁波188
14.1波動方程190
14.2真空中特定條件下的麥克斯韋方程組193
14.3波196
14.4波動方程的正弦解198
14.5電磁波的能量202
14.6電磁波的起源203
14.7麥克斯韋方程組——一般情況(選學(xué))204
14.8從微觀到宏觀(選學(xué))209
第15章電磁學(xué)和相對論214
15.1從庫侖定律和相對論推出磁學(xué)214
15.2電動力學(xué)的相對論不變性217
15.3洛倫茲變換回顧218
15.4標(biāo)量場和矢量場221
15.5微分算符223
15.6洛倫茲標(biāo)量和矢量225
15.7四維電流密度J226
15.8四維勢A228
15.9四維矢量A的波動方程231
15.10電磁張量F234
第16章光學(xué)Ⅰ:幾何光學(xué)回顧240
16.1幾何光學(xué)(光線光學(xué))240
16.2c的簡史241
16.3幾何光學(xué)的若干亮點243
16.4從費馬原理推導(dǎo)反射定律244
16.5從費馬原理推導(dǎo)斯涅爾定律246
16.6從費馬原理推導(dǎo)曲面上的反射247
16.7橢圓面鏡和費馬原理249
16.8拋物面鏡251
第17章光學(xué)Ⅱ:更多的反射鏡和透鏡253
17.1拋物面鏡的球形近似253
17.2成像:幾何光學(xué)254
17.3由費馬原理成像256
17.4復(fù)雜情況259
17.5從費馬原理求解透鏡262
17.6最小作用量原理263
17.7眼睛265
第18章光的波動理論268
18.1波的干涉270
18.2應(yīng)用實數(shù)進行波的疊加272
18.3應(yīng)用復(fù)數(shù)進行波的疊加273
18.4干涉分析275
18.5衍射光柵279
18.6單縫衍射281
18.7理解反射和晶體衍射282
18.8光入射到油膜上283
第19章量子力學(xué):主要實驗287
19.1光的雙縫實驗287
19.2麥克斯韋所遇到的問題288
19.3關(guān)于光子的題外話291
19.4物質(zhì)波293
19.5光子與電子296
19.6海森伯不確定關(guān)系298
19.7讓問題變清晰302
19.8波函數(shù)ψ306
19.9波函數(shù)塌縮308
19.10總結(jié)308
第20章波函數(shù)及其詮釋311
20.1經(jīng)典力學(xué)與量子力學(xué)中的概率313
20.2了解ψ317
20.3統(tǒng)計學(xué)概念:平均值和不確定性320
第21章量子化與測量323
21.1動量態(tài)324
21.2動量的單值性和量子化325
21.3測量假設(shè):動量329
21.4通過計算求得A(p)337
21.5傅里葉定理341
21.6測量假設(shè):一般情況345
21.7多個變量345
第22章能量定態(tài)347
22.1環(huán)上的自由粒子350
22.2勢箱問題355
22.3勢箱中的能量測量365
第23章散射和動力學(xué)367
23.1量子散射367
23.2隧穿效應(yīng)372
23.3量子動力學(xué)373
23.4直積解的特性377
23.5時間演化的通解379
第24章總結(jié)與展望385
24.1假設(shè):第一步385
24.2改進假設(shè)387
24.3假設(shè):最終形式394
24.4多粒子情形:玻色子與費米子395
24.5能量時間的不確定關(guān)系402
24.6下一步?407