The Physics of Liquid Crystals

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☆☆☆☆☆
出版者:Oxford Univ Pr
作者:De Gennes, P. G./ Prost, J.
出品人:
页数:616
译者:
出版时间:1995-8
价格:$ 111.87
装帧:Pap
isbn号码:9780198517856
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • physics
  • AAA
  • 液晶物理
  • 液晶材料
  • 相变
  • 凝聚态物理
  • 材料科学
  • 物理学
  • 光学
  • 自组装
  • 软物质物理
  • 热力学
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具体描述

好的,这是一份关于《流体动力学导论》的图书简介,内容详实,且不涉及《The Physics of Liquid Crystals》中的任何主题: --- 《流体动力学导论》 探索流动的本质与规律 作者: 德克·汉森 (Dr. Dirk Hansen) 译者: [此处留空,或填写一个虚构的译者名] 出版社: 经典科学出版社 页数: 约 850 页 --- 内容概要 《流体动力学导论》是一部全面且严谨的教科书,旨在为物理学、工程学以及相关领域的学生和研究人员提供坚实的流体力学理论基础。本书的焦点集中在宏观流体行为的描述、控制方程的推导、精确解的求解,以及对复杂流动现象的深入分析。它清晰地划分了可压缩与不可压缩流动、层流与湍流的界限,并系统地阐述了从经典纳维-斯托克斯方程到边界层理论的完整体系。 本书摒弃了对特定材料(如液晶)的深入探讨,而是专注于描述牛顿流体和非牛顿流体在经典力学框架下的运动规律。核心内容涵盖了流体的基本概念、运动学、守恒定律的应用,以及在不同几何构型下的实际问题求解策略。 第一部分:流体力学基础与运动学(Foundations and Kinematics) 本部分为理解后续复杂理论奠定必要的数学和物理基础。 第一章:流体的基本概念与描述方法 本书从流体力学的基本定义出发,严格区分了物质点(Material Element)和控制体积(Control Volume)的描述视角。详细讨论了拉格朗日描述和欧拉描述之间的转换关系,并引入了物质导数(Material Derivative),这是分析流体运动随时间变化的物理量变化率的关键工具。对流场中的各种场量——速度场、应变率场和涡度场——进行了详尽的定义和分析。 第二章:流场分析的数学工具 本章侧重于描述流体运动的微分几何工具。重点介绍了张量分析在流体力学中的应用,包括速度梯度张量(Velocity Gradient Tensor)的分解、应力张量(Stress Tensor)与形变率张量之间的关系。详细阐述了散度(Divergence)和旋度(Curl)在流场分析中的物理意义,特别是旋度与流体旋转运动(刚体运动与非刚体运动)的联系。 第三章:流体的连续性方程与质量守恒 本章严格推导了适用于任何物质的连续性方程。在欧拉描述下,推导了质量守恒定律的微分形式。对于不可压缩流动,方程大大简化,并探讨了在笛卡尔、柱坐标及球坐标系下的具体形式,强调了速度场无散性的物理含义。 第二部分:运动方程与守恒定律(Momentum and Energy Conservation) 这是本书的核心部分,集中于描述流体受力后的运动响应。 第四章:牛顿流体与本构关系 本章详细阐述了牛顿流体的定义,即剪切应力与剪切速率成线性关系。详细推导了粘性应力张量(Viscous Stress Tensor),并引入了粘度(Viscosity)的概念,区分了动力粘度与运动粘度。随后,本书将探讨更一般的非牛顿流体,如剪切增稠(Dilatant)和剪切稀化(Pseudoplastic)流体,讨论其广义的本构方程。 第五章:纳维-斯托克斯方程的推导与应用 本书花费大量篇幅推导了著名的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程,该方程结合了牛顿第二定律和流体的本构关系,构成了描述粘性流动的核心控制方程组。推导过程中细致地考虑了压力梯度力、体积力(如重力)和粘性力。随后,本书将讨论在特定简化条件(如静止流体、稳态流动、完全发展的流动)下,N-S 方程如何退化为更简单的形式(如欧拉方程)。 第六章:伯努利原理与欧拉方程 本章回归到理想流体(零粘性,$mu=0$)的情况,推导并详细解释了欧拉方程。由此,严格推导了伯努利方程,探讨了其在流线上的适用条件,并分析了伯努利原理在动量守恒中的重要地位。 第七章:能量守恒与热力学关联 本章将流体力学与热力学相结合。推导了适用于流体的能量方程,该方程考虑了对流项、粘性耗散项(Viscous Dissipation)以及热传导项。讨论了等熵流动的条件,并分析了温度梯度对流场结构的影响。 第三部分:经典流动问题的解析解与边界层理论(Analytical Solutions and Boundary Layers) 本部分着重于求解那些在特定边界条件下,N-S 方程可以被解析求解的经典案例。 第八章:不可压缩粘性流的经典解析解 本章分析了几个具有里程碑意义的稳定流动问题: 1. 泊肃叶流(Poiseuille Flow): 描述了在平行板之间或圆形管道中完全发展的层流,详细计算了速度剖面和压降。 2. 库埃特流(Couette Flow): 分析了在两块平行平板(其中一块移动)之间剪切驱动的流动,用于理解简单的粘性剪切作用。 3. 斯托克斯流(Stokes Flow): 研究了极低雷诺数(Stokes Flow)下的流动,如浸入流体中的小球的运动(斯托克斯拖曳力)。 第九章:动量积分法与边界层理论 本章引入了边界层理论(Boundary Layer Theory),这是分析高雷诺数流动,如翼型周围流动的基础。详细解释了雷诺数(Reynolds Number)在区分惯性力和粘性力主导地位中的作用。 使用普朗特边界层方程,本章重点讲解了动量积分法(Momentum Integral Method),通过对边界层厚度的积分形式,求解近似速度剖面,并推导了著名的卡门动量积分方程。这为分析附着流动(Attached Flow)提供了强大的近似工具。 第十章:流动分离与湍流的初步探讨 本章讨论了当流动遇到不利压力梯度时发生的流动分离(Flow Separation)现象,这是层流转捩的关键前兆。最后,本书简要概述了湍流(Turbulence)的统计学特性,引入了平均流概念,并讨论了对湍流进行建模(如雷诺时均化)的必要性,但将湍流模型的深入研究留给后续的专业课程。 --- 本书特色 严谨的数学推导: 每一步控制方程的推导都清晰明确,强调物理量背后的数学结构。 广泛的经典案例: 涵盖了所有基础流体力学课程中必须掌握的标准解析解。 理论与应用的平衡: 既深入探讨了微分方程的理论基础,又通过具体算例展示了工程应用潜力。 目标读者: 本科高年级学生、研究生,以及需要复习流体动力学基础知识的工程师和研究人员。掌握微积分、常微分方程和基础张量分析是阅读本书的前提。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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从一个侧重于材料科学应用的角度来看,这本书的理论基础之扎实,为后续的技术开发奠定了不可动摇的基石。它并没有停留在描述现象层面,而是深入挖掘了导致这些宏观表现的根本原因——即分子间的相互作用势能和热力学驱动力。我发现书中关于界面物理和弯曲形变能的章节,对于理解如何通过外加电场或磁场来精确控制液晶盒内的定向排列,提供了至关重要的指导。这些章节不仅仅是理论的复述,更像是一套构建高性能显示或传感器所需“内在逻辑”的说明书。对于那些试图将液晶技术推向新极限的研究人员来说,这本书就像是一本高深的“内功心法”,它教你如何从最基本的能量最小化原理出发,去设计和优化材料的性能。它要求读者具备扎实的物理背景,但一旦掌握,带来的科研视野将是开阔且深远的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术视野极为开阔,它成功地将一个看似局限于显示技术的领域,提升到了一个更宏大、更基础的物理学高度。我发现书中不仅涵盖了经典的向列型和胆甾醇型液晶,还专门辟出章节探讨了活性物质、软物质物理学的前沿交汇点,甚至触及了与生物膜结构相似性的对比讨论。这种跨学科的视野,让读者在学习过程中不断跳出“液晶就是屏幕材料”的固有印象,转而将其视为一种普遍存在的、由长程有序与短程无序共存所定义的“软物质”范例。作者在引述文献时也极其考究,将一些奠基性的工作与最新的突破性研究并置,展现了该领域半个世纪以来的发展脉络。阅读体验令人振奋,它激励你不仅仅是学习现有知识,更是要去思考那些尚未被完全解决的开放性问题。这本书无愧于它在专业领域内的崇高地位。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是物理学爱好者的饕餮盛宴,尤其对于那些对物质形态变化和复杂结构着迷的人来说,它提供了一个极其深入的视角。我必须承认,初读时,那些密集的数学推导和复杂的张量分析确实让人有些望而生畏。作者并没有试图将内容简化到失去其科学严谨性,而是直接深入到理论的核心,仿佛带着读者亲自走进了实验室,去感受那些分子间的微妙作用力是如何构建出我们肉眼可见的奇特现象的。书中对相变过程的描述尤为精彩,从向列相到近晶相等一系列中间态的能量景观被剖析得淋漓尽致,让人不禁拍案叫绝。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一部构建理论大厦的蓝图,每一个公式、每一个定理的引入都显得那么水到渠成,逻辑链条紧密得让人无法挑剔。对于任何希望超越教科书表面描述,真正理解液晶这种介于各态之间物质内在驱动力的读者,这本书无疑是不可或缺的工具书,它要求你投入时间去消化,但回报是全新的、深刻的洞察力。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书后,我最大的感受是,作者在叙事节奏的把握上极为高明。虽然主题是严肃的硬核物理学,但行文间却充满了叙事性的张力。它并非那种枯燥乏味、只有公式堆砌的参考书,而是像一位经验丰富的大师在娓娓道来他毕生的研究心得。特别是在讨论各向异性介质的电光效应那部分,作者运用了大量生动的类比和历史背景的穿插,使得那些抽象的电磁场耦合问题变得触手可及。我尤其欣赏作者对于实验现象与理论模型之间连接的强调,他似乎总是在提醒我们,每一个精妙的数学描述背后,都站着一个真实、可观察的物理世界。这种平衡处理使得即使是对于计算物理不太熟悉的研究者,也能从理论框架的构建逻辑中汲取营养。这本书的深度和广度令人印象深刻,它巧妙地平衡了理论的精确性与概念的可理解性,使得学习过程充满了探索的乐趣,而不是简单的记忆。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计也值得大书特书。在如此复杂的物理主题中,清晰的视觉辅助是至关重要的,而本书在这方面做得非常出色。那些示意分子排列的二维和三维图示,精确地捕捉了不同液晶相(如扭曲向列相或铁电相)的微观结构特征。更重要的是,作者在关键推导步骤后提供的“思考路径提示”极大地帮助了初学者追踪复杂的积分和微分方程。我记得在阅读关于弹性常数的推导部分时,好几处困惑的点,通过查阅书后附带的附录中对拉格朗日量分解的详细解释,一下子茅塞顿开。这表明编著者在出版前对读者的潜在困难点进行了细致的预判和缓冲处理。可以说,这本书的实体感和细节处理,都体现了对专业读者群体的尊重,它不仅仅是一本知识载体,更是一件精心打磨的工具。

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