Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Chapters 39-46 (with CengageNOW 2-Semester

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出版者:Brooks Cole
作者:Raymond A. Serway
出品人:
页数:1392
译者:
出版时间:2007-06-12
价格:USD 73.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780495112938
丛书系列:
图书标签:
  • Physics
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具体描述

《电磁学导论与光学基础:经典理论与现代应用》 内容概述 本书旨在为物理学、工程学以及相关科学领域的学生提供一套严谨、深入且易于理解的电磁学与光学基础教材。全书内容涵盖了经典电磁场理论的核心概念,并延伸至现代光学领域的前沿进展,力求在理论深度与实际应用之间搭建坚实的桥梁。我们避免了对特定教材捆绑销售附件(如CengageNOW、个人导师卡等)的提及,专注于提供纯粹的学术内容体系。 第一部分:静电学与静磁学基础 (Chapters 1-10) 本部分奠定电磁学研究的基石。首先,通过对电荷、电场强度和电通量的探讨,引出库仑定律。随后,高斯定律被系统地引入,用于简化具有高对称性的电荷分布求解。章节深入分析了电势的概念,并详细讨论了导体在静电场中的行为,包括静电平衡态的特性以及导体上的电荷分布规律。 在静磁学方面,本书从毕奥-萨伐特定律出发,推导了各种典型电流分布产生的磁场。安培环路定律作为磁场的另一个重要工具被详细阐述,并将其应用于求解无限长导线、螺线管等理想情况下的磁场。磁矢量势作为求解静磁场的一种更抽象但强大的数学工具被引入,为后续的电动力学打下基础。此外,对磁介质(如顺磁体、抗磁体和铁磁体)的磁化过程及其本构关系进行了细致的分析。 第二部分:电磁场的动力学与麦克斯韦方程组 (Chapters 11-20) 本部分是全书的核心,聚焦于电磁场随时间变化的动态过程。法拉第电磁感应定律被详细剖析,解释了变化的磁场如何产生电动势,并引出了感应电场。接着,对麦克斯韦修正后的安培定律的引入至关重要,它补全了描述电磁现象的完整方程组——麦克斯韦方程组。 麦克斯韦方程组的四个基本方程(高斯电场定律、高斯磁场定律、法拉第定律和修正的安培定律)被独立且相互关联地阐述,并强调了它们在微分形式和积分形式下的物理意义。随后,本书展示了如何利用这些方程组推导出电磁波方程。在无源、无界、各向同性且均匀的介质中,电磁波的传播特性(横波性质、相速度、群速度)被严格推导。对平面电磁波的偏振态(线偏振、圆偏振、椭圆偏振)进行了详尽的数学描述和物理图像的构建。 第三部分:电磁场的应用与能量 (Chapters 21-28) 本部分侧重于将电磁学原理应用于解决实际工程问题,并对场的能量和动量进行深入探讨。 在交流电路分析方面,本书详细介绍了RLC串联和并联电路在正弦稳态下的行为,利用复数阻抗和相量法简化了分析过程。对电路的谐振现象(串联谐振和并联谐振)的条件、带宽和品质因数进行了量化分析。 电磁场中的能量密度和能流密度(坡印廷矢量)被引入,用于描述电磁能量的传输与分布。坡印廷定理解释了能量如何在场中流动,并与电路中的焦耳热耗散建立了联系。同时,电磁场的动量密度和动量流的概念也被引入,虽然在经典范畴内效应微弱,但为理解光压等现象提供了必要的理论框架。 第四部分:几何光学与波动光学基础 (Chapters 29-38) 在完成经典电磁场理论的搭建后,本书转入对光的传播行为的深入研究,从几何光学过渡到波动光学。 几何光学部分基于光的直线传播、反射和折射的基本定律,系统地介绍了透镜、平面镜和球面镜的成像原理。通过光线追迹和薄透镜成像公式(高斯公式),详细分析了单透镜和多透镜系统的放大率和像差(如球差、色差)的初步概念。 波动光学部分从惠更斯-菲涅耳原理出发,正式将光视为电磁波。详细分析了光的干涉现象,包括杨氏双缝干涉、薄膜干涉(牛顿环、等厚干涉条纹),并对相干性的概念进行了严格定义。随后,深入探讨了光的衍射,从单缝衍射的强度分布到圆孔衍射(艾里斑),展示了衍射极限对成像分辨率的根本限制。最后,本书全面阐述了光的偏振现象,包括产生偏振光的方法(反射、散射、双折射),以及利用起偏器和检偏器进行偏振分析的原理。 本书特色 本书结构清晰,从宏观的场概念逐步深入到微观的波动性质。理论推导严谨,每一步数学处理都有明确的物理依据支撑。内容覆盖了电磁学和光学两大核心分支,为学生构建了一个完整的经典物理图像,为进一步学习相对论、量子力学和半导体物理等现代物理学分支奠定了坚实的知识基础。本书的重点在于概念的建立和方程组的物理诠释,而非特定实验仪器的操作或捆绑的学习资源。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的价值,超越了单纯的课程学习工具范畴,它更像是一部可以长期参考的“物理学工具箱”。即使我已经完成了相关的课程学习,我发现自己仍然会时不时地翻阅其中的特定章节,用以回顾那些关键概念或者查阅一些精确的定义。它所涵盖的知识点密度极高,但组织得异常清晰,使得任何一个章节都可以被视为一个独立的知识模块进行深入研究。这种“模块化”的结构,对于跨学科研究者尤其友好,他们可以根据自己的需求,精准地提取所需的部分进行学习,而不需要被其他不相关的冗长铺垫所困扰。总而言之,这是一本面向未来、追求深度理解和实用能力的读者的终极参考书,它的内容深度和广度,确保了它在你的书架上拥有长久的、不可替代的地位。

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这本书的“手感”和阅读体验也值得一提。纸张的质量和装帧的坚固程度,都表明了出版方对这本书的重视。要知道,一本承载了如此多复杂信息的教材,如果装订粗糙或者纸张太薄,很容易在使用中受损,尤其是需要反复翻阅查找特定公式和图表的读者。我个人习惯于在书页上做大量的批注和标记,这本书的纸张很好地适应了我的这种学习习惯,无论是用铅笔还是钢笔书写,都没有出现洇墨的情况,这对于保持学习笔记的整洁度和有效性来说,是一个巨大的加分项。而且,由于内容跨度大,索引系统的设计就显得尤为重要。这本书的索引做得极其详尽,即便是那些晦涩难懂的术语,也能快速定位到其首次出现的页面和相关的讨论段落,极大地提高了查阅效率。在这种知识密集的书籍中,时间就是生命,一个优秀的索引系统能为你节省大量宝贵的时间。

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这本书给我的感觉,简直就是一本为那些想在物理学世界里扎得更深、看得更远的学者量身定制的指南。首先,从排版和结构上就能感受到作者的用心良苦。那些复杂的公式和图表,在书页上呈现出来时,总能以一种清晰、有条理的方式排列着,即便是初次接触高等物理概念的学习者,也能在视觉上找到一个可靠的落脚点。它不像某些教材那样,把理论一股脑地抛给你,而是像一位经验丰富的导师,循序渐进地引导你进入更深层次的思考。特别是对那些需要跨越基础物理向尖端研究过渡的学生来说,这本书提供的深度和广度是无可替代的。我记得有一次我在研究某个相对论效应时卡住了,翻阅这本书的特定章节,里面的解释不仅详尽,而且结合了非常贴切的实际案例,让我瞬间茅塞顿开。这种“授人以渔”的教学理念贯穿始终,使得读者不仅仅是记住了知识点,更是理解了知识背后的逻辑和构建原理。对于那些追求学术严谨性,不满足于表面解释的读者来说,这无疑是一笔宝贵的财富。

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坦白说,我最初拿到这本厚重的书时,内心是有些忐忑的,它给人的压迫感是实实在在的,仿佛里面蕴含着无穷无尽的知识海洋。然而,一旦真正沉浸进去,那种被知识拥抱的感觉就取代了最初的畏惧。这本书的叙事风格非常独特,它不像教科书那样冷冰冰地罗列事实,而是带着一种对科学探索的热情。作者在阐述原理时,经常会穿插一些历史背景或者科学发现背后的“故事”,这极大地激发了我的阅读兴趣。阅读过程中,我感觉自己仿佛是亲自参与了那些伟大的科学辩论和实验设计之中。这种代入感对于理解那些抽象的、非直观的物理现象至关重要。比如,在描述量子力学的某些悖论时,书中采取的讨论方式,更接近于一场高质量的学术研讨会,而不是单向的知识灌输。这种动态的、富有生命力的讲解方式,让原本枯燥的理论变得鲜活起来,也让我对物理学的敬畏之心油然而生。

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我必须强调这本书在解决实际问题方面的能力,这绝对是它区别于市面上其他同类书籍的关键所在。它不仅仅停留在理论的阐述,更重要的是,它教会了你如何“运用”理论。书中提供的例题和习题,设计得非常巧妙,它们往往不是那种简单的套用公式就能解决的“送分题”,而是需要读者进行多步推理、综合运用不同章节知识的综合性挑战。这种习题的梯度设置非常合理,从基础巩固到高级应用,难度是逐步攀升的,确保了学习者能够稳扎稳打地建立起解决复杂物理问题的信心和能力。我特别欣赏作者在解析一些难题时所展现的思维路径,他们倾向于展示多种可能的解题思路,这使得我们这些学习者能够拓宽视野,明白在面对一个未知问题时,应该从哪些角度切入分析。这种训练,远比单纯掌握一个解题模板要有效得多。

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