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☆☆☆☆☆

出版者:武汉大学出版社

作者:周殿清

出品人:

页数:467

译者:

出版时间:2002-6

价格:41.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787307035065

丛书系列:

图书标签:

大学物理
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具体描述

本书是武汉大学基础物理实验室在长期教学实践的基础上总结教学经验编写而成的。

全书共分为五章，第一章讲述测量误差、不确定度和数据处理的基本知识；第二章至第四章编入力学、热学、电磁学和光学共54个实验；第五章编排了29个综合与设计性实验；书末的附表介绍了有关的物理常数。

本书可用为综合性大学、高等师范院校物理类各专业以及工科大学有关系、科的实验教学用书或实验教学参考书。

《电磁场与电磁波导论》第一章库仑定律与静电场本章将深入探讨电荷的基本性质及其相互作用的规律。从微观粒子上的基本电荷量出发，系统阐述库仑定律的矢量形式，并逐步过渡到宏观尺度上电荷分布产生的静电场概念。我们将详细分析点电荷、电荷线、电荷面和电荷体在空间中产生的电场强度及其特点。静电场的叠加原理是本章的核心工具之一，通过该原理，我们可以计算复杂电荷分布产生的电场。本章后续内容将聚焦于电势的概念。电势是保守场中势能的体现，与电场强度之间存在着紧密联系。通过对电势梯度的讨论，我们将建立电场强度与电势之间的数学关系。高斯定理作为静电场中最基本、最强大的积分定理之一，将在本章中得到详尽的应用。我们将利用高斯面来求解具有高度对称性的电荷分布所产生的电场，例如无限长均匀带电直线、无限大均匀带电平面等。此外，导体在静电场中的行为特性是理解电磁现象的基础。导体内部电场的零性、导体表面的电荷分布规律以及导体上电荷的静电平衡态将被细致剖析。电容的概念及其计算方法，包括平行板电容器、球形电容器和圆柱形电容器的容值计算，也将作为本章的重要组成部分呈现。电容器储能的物理意义和计算公式是本章理论体系的闭环。第二章静电场的能量与边界条件本章将从能量的角度重新审视静电场。静电场的能量密度是描述电场在空间中存储能量的物理量，其推导过程体现了电场作为一种物理实体携带能量的本质。整体静电场的总能量可以通过能量密度的体积分来计算，这为理解电荷体系的相互作用提供了新的视角。静电场的边界条件是连接不同介质界面上电场和电势行为的关键。当电场跨越不同介质的界面时，电场强度和电位移矢量在界面上必须满足特定的连续性或跳跃条件。我们将详细推导这些边界条件，并将其应用于分析电介质（介质极化）的存在对静电场的影响。电介质的引入使得电场的分析复杂化。介质中的电位移矢量 $mathbf{D}$ 被定义出来，它与电场强度 $mathbf{E}$ 之间通过介质的电极化率 $chi_e$ 或介电常数 $varepsilon_r$ 联系起来。本章将深入探讨电介质的微观模型，理解电偶极子在外电场中如何取向，从而产生宏观的极化现象。电位移矢量在真空与电介质交界面上的行为，是理解电容器在不同填充介质下性能变化的基础。第三章稳恒电流与磁场起源本章将从静电场过渡到描述运动电荷产生的磁场。首先，我们将讨论稳恒电流的物理概念，包括电流密度 $mathbf{J}$ 的定义及其与电荷守恒定律（连续性方程）在稳态下的体现。欧姆定律在微分形式下的表述，将电流密度与电场强度联系起来。磁场的引入始于毕奥-萨伐尔定律，该定律描述了电流元产生的磁感应强度。如同库仑定律之于静电场，毕奥-萨伐尔定律是计算由稳恒电流产生的磁场的基石。我们将利用该定律计算具有特定几何形状的电流（如有限长直导线、圆电流环等）所产生的磁场。安培环路定律是磁场中的“高斯定理”，在具有足够对称性的电流分布中，它能极大地简化磁场的计算。本章将详细演示如何运用安培环路定律求解无限长直导线、长直电流平板、螺线管和圆环形电流中心处的磁场。磁场中的洛伦兹力是描述运动电荷在磁场中受力情况的基本规律。洛伦兹力的矢量性质及其对运动电荷轨迹的影响将被系统分析，包括带电粒子在均匀磁场中做圆周运动或螺旋运动的案例。第四章磁场的能量与磁介质本章将拓展磁场的分析范围，引入磁介质的概念。类似于电介质对静电场的影响，磁介质在外加磁场中会发生磁化，从而改变区域内的总磁场。磁场中的磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 的关系将被建立，它们通过磁导率或相对磁导率联系起来。磁介质的分类——抗磁性、顺磁性和铁磁性——将从微观的磁矩角度进行解释。特别是铁磁性材料的磁滞现象，是理解磁存储和磁性器件工作原理的关键。磁场的能量密度和总能量的计算，与静电场的能量分析相呼应。磁场的能量是理解电磁波传播和电感元件储能的基础。对于载流回路，磁链和电感的概念被引入，自感和互感的计算方法，以及基于能量的电感定义，将为后续的感应电动势打下基础。第五章电磁感应定律与变化的磁场本章的核心是法拉第电磁感应定律，它揭示了变化的磁场如何产生电场（感应电动势）。法拉第定律的积分形式——感应电动势等于磁通量的变化率——是理解发电机和变压器工作原理的根本定律。洛伦兹力在时间变化下的推广，导向了麦克斯韦对方程的修正。电磁感应定律的微分形式，将变化的磁场与涡旋电场的产生联系起来。我们还将探讨楞次定律，它给出了感应电流方向的明确物理判据。磁通量和磁链的概念将被精确定义。利用法拉第定律，本章将分析移动回路和变形回路在非均匀磁场中产生的感应电动势。对于自感和互感的精确计算，尤其是考虑了磁通的自链闭合情况，将是本章的重点应用之一。第六章麦克斯韦方程组的建立与电磁波的预言本章是整个经典电磁学的汇集点。我们将整合前述所有定律：库仑定律（及高斯电场定理）、安培环路定律的修正版（含麦克斯韦加上的位移电流项）、毕奥-萨伐尔定律（隐式包含在安培定律中）、高斯磁场定理和法拉第电磁感应定律，最终形成完整的麦克斯韦方程组。位移电流的概念是麦克斯韦对安培定律的革命性修正，它解决了电磁场理论在非稳态情况下的不自洽性，并预言了电磁波的存在。在无源、无介质、线性均匀各向同性介质中，麦克斯韦方程组通过数学运算可以推导出电场和磁场分别满足的波动方程。本章将详细推导这些波动方程，并求解出平面电磁波的通解。平面电磁波的特性，如波的传播方向、电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{H}$ 之间的相位关系（同相振动）、它们相互垂直的关系，以及波阻抗 $eta$ 的概念，将被系统阐述。电磁波携带的能量和动量，由坡印亭矢量 $mathbf{S}$ 来描述，其瞬时和平均大小的计算是本章的重要部分。第七章电磁波在介质中的传播与边界反射/折射本章将探讨电磁波在不同媒质中传播时的行为。当电磁波从一种介质（如空气）传播到另一种介质（如玻璃或水）时，在交界面上会发生反射和折射现象。反射和折射的定量描述依赖于菲涅耳公式。我们将详细推导出在垂直入射和斜入射条件下，电场和磁场分量在界面上的反射系数和透射系数。这需要再次运用到第二章中推导的电磁场的边界条件。全内反射是斜入射情况下一个重要的光学现象，它在光纤通信中有着关键应用。本章将分析全内反射的条件及其数学描述。电磁波在导电介质中的传播特性，即衰减与相移，将通过复波数和介质的复介电常数来分析。集肤深度（Skin Depth）的概念被引入，用以描述高频交变电磁场在导体内部的衰减特性。第八章导行电磁波：传输线与波导本章将从分布式参数系统的角度，分析电磁波在特定结构（如传输线和波导）中的引导传播。传输线理论是电磁场与电路理论的桥梁。我们将分析无损传输线（TEM波）的特性阻抗、传播常数、电压和电流的分布规律。史密斯圆图作为一种强大的图形化工具，将被介绍用于解决传输线上的阻抗匹配和反射问题。波导理论则描述了电磁波在金属腔体内的传播。本章将主要关注平行板波导，推导其特征方程，并分析不同模式（TE模式和TM模式）的截止频率。截止频率的概念解释了为什么只有频率高于特定阈值的电磁波才能在特定尺寸的波导中有效传输。模式的区分、导波速度和虚波导的物理意义将被深入探讨，为微波工程和高速电路设计提供必要的理论支撑。

作者简介

目录信息

绪论
第一章测量误差、不确定度及数据处理的基础知识
1-1 测量误差的基本知识
1-2 不确定度的基本概念
1-3 直接测量结果与不确定度的估算
1-4 间接测量结果与不胡定度的估算
1-5 有效数据处理的一般方法
1-6 实验数据处理的一般方法
附录常用仪器的仪器误差
第二章力学与热实验<b
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对很多理工科教材的印象都是枯燥乏味，但这本书在理论深度和实践指导之间找到了一个极佳的平衡点。它最让我欣赏的一点，是它在每个实验项目后，都留有相当篇幅的“拓展阅读”或“高级讨论”部分。这部分内容往往会引入一些超出基础教学大纲的要求，比如探讨现代测量技术中如何应用傅里叶分析来处理周期性误差，或者如何设计更精密的传感器来提高测量精度。这对于我们这些想在物理领域深造的学生来说，无疑是打开了一扇窗。它让你意识到，书本上的标准流程只是起点，真正的科学研究是无止境的探索。例如，在介绍光学实验时，它不仅仅停留在利用透镜成像公式计算焦距，还引入了衍射极限和阿贝衍射理论的简化模型，这让原本平淡的实验立刻充满了理论的张力。这种层层递进的设计，使得即便是水平参差不齐的同学，也能找到适合自己的学习深度，既满足了考试要求，又激发了对更深层次物理现象的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

我特别关注了这本书在数据处理和报告撰写方面的指导部分，这通常是决定实验成绩的关键环节。该书在这方面的要求非常高，但也提供了非常详尽的模板和案例分析。它不仅仅是教你如何代入公式进行简单计算，而是引入了最小二乘法拟合、误差传递公式的深入应用，甚至对非线性关系的线性化处理都做了清晰的步骤说明。它强调的重点是“物理意义的阐释”，而不是简单的数字罗列。例如，在分析洛伦兹力实验数据时，它会要求读者讨论为什么在特定实验条件下，线性化拟合的优度检验（Goodness of Fit）结果会偏离理想值，并将这种讨论与实际磁场均匀性、载流导线形变等因素联系起来。这种培养批判性思维的训练，远超出了一个基础实验指导书的范畴，它在潜移默化中，提升了我们对科学证据链条完整性的理解。对于未来想继续深造、需要撰写正式研究论文的学生来说，这本书的报告规范部分，几乎可以作为一篇合格论文的初稿框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，我感觉像是经验极其丰富的老教授在跟你一对一的辅导，带着一种沉稳而又略带幽默的口吻。它不像有些教材那样，堆砌着晦涩难懂的专业术语，而是尽量用清晰、直白的语言来解释复杂的物理概念和操作流程。最让我感到贴心的是，它对“常见错误及排查”这个环节的处理。它不是简单地列出“检查连接”这样的空洞建议，而是会具体指出：“如果你在测量交流电压时读数不稳定，首先检查示波器的扫描频率设置是否与信号频率匹配，其次检查探头衰减倍数是否设置正确。”这种具体到操作层面的排错指南，是教科书上最难得的财富。它教会我们的不仅仅是做实验，更是教会我们如何像一个真正的研究人员那样去系统性地分析问题、定位故障。很多时候，实验失败不是因为原理不懂，而是因为一个小小的设置错误导致的，这本书的这些“过来人经验”，帮我们省去了大量的摸索时间。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和纸质质量也值得一提，虽然这听起来似乎与实验内容无关，但在需要反复翻阅和在实验室环境中使用的教材中，耐用性非常重要。我个人比较“粗暴”，经常把书放在实验台上，被各种仪器和溶液“考验”，但这本书的封面和内页至今都没有出现大面积脱胶或印刷模糊的情况，这在同类教材中是比较少见的。更重要的是，它的插图质量非常高，尤其是那些复杂的仪器结构图，线条清晰锐利，每一个细节部件的相对位置都标注得清清楚楚，这在理解那些结构比较精密的仪器（比如法拉第笼或迈克尔逊干涉仪）的工作原理时，提供了巨大的视觉辅助。很多其他教材的图都是那种扫描件或者过于简化的示意图，根本看不清关键的连接点。而这本《大学物理实验》，仿佛配了一套专业的工程设计图纸在旁边，让人在动手前就能在脑海中构建出完整的实验装置模型，极大地方便了我们提前规划实验布局，避免了现场手忙脚乱。

评分☆☆☆☆☆

这本《大学物理实验》的教材，初次翻阅时，就被其严谨的编排和详实的图示深深吸引了。特别是对于那些初次接触实验操作的学生来说，这本书简直是救星。它没有那种高高在上的理论说教，而是非常接地气地把每一个实验步骤都拆解得清清楚楚，配上清晰的流程图，让人一看就明白。比如，在讲到万用表的使用时，它不仅告诉你如何选择档位，还细致地解释了为什么在测量电阻前要短接表笔进行调零，这种对细节的关注，极大地减少了我们在实际操作中可能遇到的困惑。我记得有一次做惠斯通电桥实验，书里提供的误差分析部分尤其出色，它没有泛泛而谈，而是针对这个特定实验可能出现的系统误差和随机误差，给出了量化的讨论和修正方法，这对于我们理解“实验的严谨性”这个概念，比单纯听老师讲十遍都有用。整本书的排版也很有特色，大量的实验数据表格和计算公式穿插得恰到好处，让人在学习操作的同时，也能同步思考背后的物理原理，而不是单纯地做“搬运工”。可以说，这本书在“如何安全、准确地完成一个物理实验”这个层面上，做到了极致的指导性。

评分☆☆☆☆☆