大学物理实验

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页数:218
译者:
出版时间:2008-4
价格:22.60元
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isbn号码:9787811067941
丛书系列:
图书标签:
  • 大学物理
  • 物理实验
  • 实验教学
  • 高等教育
  • 理工科
  • 物理学
  • 教学参考书
  • 实验报告
  • 大学教材
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具体描述

《21世纪高等院校规划教材•大学物理实验》依据国家教委关于高等院校的物理实验教学基本要求,借鉴原郑州粮食学院与郑州工业高等专科学校十余年来实验讲义的精华和特色,根据我校目前物理实验教学发展的现状,汲取众多物理教师多年积累的实验教学经验,集思广益而成。《21世纪高等院校规划教材•大学物理实验》不仅是我校物理实验教学工作不断发展、改革的一个总结,而且是深化实验教学改革思路的探索。《21世纪高等院校规划教材•大学物理实验》主要适用于高等工程类本科与专科专业的物理实验教学。《21世纪高等院校规划教材•大学物理实验》包括物理实验基础知识、测量误差及数据处理、基础性实验7个、提高与综合性实验17个(其中实验24的周期信号波形傅立叶分析实验包括四个实验内容)、技术性实验4个(其中实验28的传感器系列实验包括十个实验内容)、设计性实验6个。

现代量子场论:从基本原理到前沿应用 作者: 李明远 教授 出版社: 科学技术文献出版社 出版日期: 2024年10月 页数: 850页 定价: 188.00 元 --- 图书简介 《现代量子场论》是一部全面、深入且富有洞察力的专著,旨在系统阐述量子场论(Quantum Field Theory, QFT)的数学框架、物理思想及其在粒子物理学、凝聚态物理学和宇宙学等前沿领域中的广泛应用。本书的目标读者是对理论物理有浓厚兴趣的研究生、博士后研究人员以及希望深入理解现代物理学基石的资深科研工作者。 本书摒弃了传统教材中过多依赖于早期的费曼图规则和简单的微扰展开的讲解方式,而是将重点放在量子场论的基本公设、规范场理论的构建以及重整化群的严格数学结构之上。全书内容经过精心组织,力求在严谨性与可读性之间找到最佳平衡,引导读者逐步掌握如何利用先进的量子场论工具解决复杂的物理问题。 第一部分:经典场论基础与量子化 本部分为后续的深入讨论奠定坚实的数学和物理基础。 第一章 经典场论的回顾与推广: 本章从拉格朗日量密度和作用量原理出发,回顾了经典力学中对系统的描述,并将其推广到场论的框架下。详细讨论了连续对称性与守恒定律(诺特定理的严谨推导),包括平移、旋转以及内禀对称性。重点引入了张量分析和微分几何在场论中的初步应用,为规范场论的构建做准备。我们深入探讨了自由标量场和自由狄拉克场的经典方程,并首次引入了哈密顿正则化的概念,为向量子化过渡做铺垫。 第二章 费米子与玻色子的量子化: 本章详细阐述了对自由场的量子化过程。首先,使用正规序和对易关系(或反对易关系)来构建玻色子和费米子的产生和湮灭算符,并严格推导出粒子态的 Fock 空间结构。重点对比了玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计在量子场论框架下的自然体现。随后,我们引入路径积分(Path Integral)方法,这是现代量子场论的基石。路径积分的引入不仅提供了与标准量子力学连接的直观图像,更重要的是,它为规范场的量子化提供了普适且强大的技术工具。 第三章 相互作用的引入与微扰论: 本章将相互作用项引入拉格朗日量,并介绍戴森级数。详尽分析了微扰论在计算散射截面和衰变率中的应用。与传统教材不同,本章着重于费曼规则的由来——它们是如何从路径积分的变量展开中系统地推导出来的。我们首次引入维数正则化作为处理发散积分的首要方法,并详细讨论了这种正则化方案的优点和局限性。 第二部分:规范场论的构建与重整化 这是全书的核心部分,集中阐述现代物理学的两大支柱:规范不变性和自洽的量子理论的构建。 第四章 规范场论的原理: 本章是全书的理论制高点。从局域规范不变性的原理出发,系统地推导出杨-米尔斯理论的拉格朗日量。详细解释了如何通过引入规范玻色子(如光子、胶子)来补偿局域相位的变化。本章将电磁学(U(1) 规范群)作为最简单的例子,并将其推广到非阿贝尔群(如 SU(2) 和 SU(3)),深入剖析了规范场的自相互作用特性。我们还探讨了拓扑荷的概念,为瞬子(Instanton)的引入做好准备。 第五章 渐进自由与奇点的处理: 本章聚焦于重整化理论。严格推导微扰论中的紫外发散的来源。详细讲解重整化程序:如何通过定义物理耦合常数和裸常数之间的关系,将理论从无穷大中解放出来。本章重点介绍重整化群方程(RGE),特别是跑动耦合常数的概念。通过对量子电动力学(QED)和量子色动力学(QCD)中耦合常数的分析,直观展示了QCD的渐进自由特性,这是理解强相互作用的关键。 第六章 规范场的量子化与路径积分: 处理非阿贝尔规范场的量子化是技术上最具挑战性的一步。本章详细阐述了Faddeev-Popov 鬼场(Ghost Fields)的引入,这是保证路径积分中规范不变性对量子修正依然成立的必要手段。我们将规范固定(Gauge Fixing)的细节和鬼场的生成机制进行了彻底的梳理,为理解量子引力和其它非规范理论的量子化提供了范例。 第三部分:自发对称性破缺与有效场论 本部分探讨了如何从对称的理论中涌现出具有质量的粒子和复杂的低能物理。 第七章 自发对称性破缺(SSB): 详细分析了戈德斯通定理及其在显性对称性破缺和自发对称性破缺中的区别。引入希格斯机制,并将其置于规范场论的严格框架内。我们详细推导了电弱理论中 W 和 Z 玻色子的质量是如何通过与希格斯场的相互作用产生的,同时解释了戈德斯通玻色子是如何被规范场“吃掉”并转化为纵向极化分量的。 第八章 有效场论(EFT)与低能描述: 本章视角从高能物理转向低能现象,强调了有效场论作为连接不同能标物理的桥梁作用。解释了EFT的核心思想:在低能下,高能物理的细节可以被视为更高阶的修正项。我们利用EFT的语言重新审视标准模型,并讨论Chiral 扰动论在描述低能强子物理中的应用,展示了量子场论在处理“有效”而非“所有”物理时的强大能力。 第九章 晶格场论与非微扰方法简介: 鉴于QCD的强耦合特性,本章对非微扰方法进行了概述。重点介绍晶格场论的基本思想、欧几里得化以及蒙特卡洛模拟技术。虽然本书主要基于微扰和解析方法,但本章旨在为读者指明深入研究强耦合问题(如夸克禁闭)的方向,介绍了格林函数在晶格上的定义和计算挑战。 第四部分:前沿应用与展望 第十章 拓扑结构与瞬子: 本章探讨了超越标准微扰论的拓扑现象。详细分析了二维 σ 模型中的拓扑荷,并将其推广到四维时空中的瞬子(Instanton)和反瞬子。讨论了瞬子在破除真空简并性(如 QCD 中的 CP 破缺问题)中的潜在作用。 第十一章 量子场论在凝聚态中的映射: 本书的最后部分拓展了QFT的应用范围。详细阐述了凝聚态物理中的“有效场论”。通过粒子-空穴激发和对称性分析,展示了自旋波、超导体的玻色化,以及拓扑绝缘体中描述边界态的有效理论是如何直接借用高能物理中的规范场论工具构建的。重点讨论了安德森-希格斯机制在超导体中如何导致光子获得有效质量。 --- 本书特色 1. 规范性优先: 坚持从局域规范不变性原理出发构建理论,而非依赖于既定的相互作用项。 2. 路径积分核心: 将路径积分作为核心工具贯穿始终,特别是在规范场量子化和非微扰研究的引入中。 3. 重整化群的深度解析: 对重整化群的数学结构和物理意义进行了详尽且现代的阐述,强调其在连接不同能标中的关键作用。 4. 跨学科视野: 显著扩展了内容,将高能物理的严谨框架成功地应用于凝聚态物理的有效场论构建中,体现了现代物理学的统一性。 《现代量子场论》是理论物理学家案头不可或缺的工具书,它不仅提供了掌握粒子物理标准模型的坚实基础,更为读者探索量子引力、弦论以及复杂系统中的涌现现象,提供了最先进的理论视角和最精密的计算方法。

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读后感

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这本《大学物理实验》的教材,简直是实验物理学习者的福音!我记得第一次拿到它的时候,就被它清晰的排版和详尽的步骤吸引住了。它不仅仅是罗列公式和操作步骤,更是在引导我们思考实验背后的物理原理。比如,在测量万有引力常数那章,作者并没有简单地给出公式,而是深入浅出地讲解了如何设计实验来消除系统误差,这种对实验细节的关注,对于我们初学者来说太重要了。我尤其欣赏书中对数据处理和误差分析的讲解,那些复杂的统计学概念,通过图文并茂的方式展示出来,让人茅塞顿开。读完之后,我感觉自己不再是机械地重复操作,而是真正理解了科学探究的过程。它教会我的不仅仅是“怎么做”,更是“为什么这么做”,这种思维方式的培养,比任何单一的实验结果都更有价值。这本书的深度和广度都恰到好处,既能满足课堂教学的基本要求,又能激发我们对物理世界的探索欲望,实属难得的良心之作。

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说实话,拿到这本实验书的时候,我其实有点忐忑,毕竟物理实验对我来说一直是个老大难问题。但是这本书的叙述风格非常平易近人,就像一位经验丰富的导师在旁边手把手指导你一样。最让我印象深刻的是对实验仪器的介绍部分,它没有采用那种干巴巴的零件清单式描述,而是详细解释了每一种仪器的工作原理和使用注意事项,甚至连一些常见的误操作可能导致的后果都一一列举,这简直是“防坑指南”!我记得有一次在进行电磁感应实验时,对某个参数的取舍感到困惑,翻开书本,书中恰好有一段关于该参数敏感度的讨论,寥寥数语就点明了关键,让我立刻明白了如何调整设备以获得更精确的结果。这本书的语言非常生动,没有太多晦涩的专业术语堆砌,即便是面对比较抽象的概念,也能通过贴切的比喻让人迅速把握精髓。它成功地将枯燥的实验步骤转化成了一场充满乐趣的探索之旅,极大地提升了我参与实验的热情。

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从实用性和可操作性的角度来看,《大学物理实验》的质量是毋庸置疑的。我最看重的是它对图示的精细程度。许多复杂的仪器装置,通过书中的三维剖面图和清晰的标注,瞬间变得直观易懂,完全避免了只看实物仪器而无从下手的窘境。特别是那些涉及复杂电路连接的实验,电路图的绘制规范且逻辑清晰,让人可以毫不费力地搭建起实验平台。此外,书中提供的“小贴士”栏目非常实用,这些内容通常是老师上课时会口头强调但容易遗漏的关键点,比如某些精密仪器的启动和关闭顺序、清洁保养的方法等。这些细节的积累,极大地减少了我们在实际操作中因不熟悉设备而造成的延误和潜在危险。总而言之,这本书完美地平衡了理论的严谨性与实践的可操作性,为每一位渴望掌握实验技能的大学生提供了一张坚实的路线图。

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我发现这本书的一个独特之处在于它对“失败的实验”的包容态度。在许多教材中,似乎总假设实验会完美进行,一旦出现偏差就束手无策。然而,这本书的某些章节会专门探讨实验中可能出现的系统性偏差来源,并提供相应的排查思路。这让我意识到,实验的价值不仅仅在于得出“正确”的结果,更在于对实验过程的批判性反思。比如,在光学实验中,当我们发现衍射图样模糊不清时,这本书没有直接给出调整光瞳大小的指令,而是引导我们去思考光束的平行度、准直性是否满足前提条件。这种引导式的提问方式,极大地锻炼了我的独立分析能力。它培养的不是只会按部就班的“操作员”,而是能够主动发现并解决问题的“小小科学家”。这种深入到实验哲学层面的探讨,是其他很多实验指导书所欠缺的宝贵财富。

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这本书的结构编排堪称典范,它体现了对教学规律的深刻理解。我注意到,它并不是按照章节的难度简单递增,而是巧妙地将基础的力学实验和稍复杂的电磁学、光学实验穿插进行,形成一个螺旋上升的学习路径。这种设计的好处是,我们在学习新知识点时,总能回顾到之前学过的基本测量技巧,从而加深理解和巩固。比如,在涉及多次测量取平均值的处理上,它在不同的实验中反复强调了标准差的意义和计算方法,确保我们真正内化了这一核心的误差处理能力。更值得称赞的是,书中对实验报告的规范化要求也做了详尽的指导,从标题、摘要到数据图表的绘制规范,都有清晰的范例可循。这对于我们未来撰写科研论文的基础训练来说,提供了极其宝贵的模板。这本书不仅仅是一本实验手册,更像是一本系统的科研方法入门指导书,功德无量。

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