Shock Wave Science and Technology Reference Library pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Asay, Blaine (EDT)

出品人:

頁數:614

译者:

出版時間:

價格:1586.71

裝幀:

isbn號碼:9783540879527

叢書系列:

圖書標籤:

• Shock Waves
• Blast Waves
• Explosions
• High-Speed Aerodynamics
• Fluid Dynamics
• Impact Physics
• Materials Science
• Defense Technology
• Engineering
• Physics

物理現象的廣闊圖景：從微觀量子躍遷到宏觀宇宙演化 本書旨在為讀者提供一個跨越多個物理學分支的綜閤性知識框架，深入探討自然界中普遍存在的、涉及能量、物質和時空相互作用的基本規律。我們不著眼於單一的、高度專業化的技術領域，而是緻力於揭示那些驅動著從粒子加速器實驗到星係形成等一係列現象的底層物理原理。 第一部分：經典場論與連續介質力學的基礎 本部分著重於建立描述宏觀世界運動和相互作用的經典物理學基石。 第一章：牛頓力學與拉格朗日-哈密頓體係的精煉 我們將從牛頓運動定律的精確錶述入手，隨後迅速過渡到更具普適性的分析力學框架。重點解析瞭變分原理在物理係統描述中的核心地位，深入探討瞭拉格朗日量和哈密頓量的構建方法及其在保守係統中的應用。我們詳細考察瞭約束係統的處理技巧，特彆是使用拉格朗日乘子法來解決復雜的幾何約束問題。此外，本章會介紹正則變換理論，解釋瞭如何通過保持泊鬆括號結構不變的坐標變換來簡化哈密頓-雅可比方程，從而求解那些具有較高對稱性的動力學問題。我們還將對比拉格朗日和哈密頓錶述在解析力學求解復雜軌道問題時的優劣。 第二章：電磁學的統一描述：麥剋斯韋方程組的深度解析 本章將全麵迴顧麥剋斯韋方程組，並將其視為電磁現象的完整理論。我們不僅會重申法拉第電磁感應定律、安培-麥剋斯韋定律等基本定律，更側重於從更深層次理解這些方程所蘊含的物理意義，例如電荷守恒與電流連續性方程的內在聯係。在靜電學和靜磁學部分，我們將引入標勢和矢勢的概念，展示如何用電磁勢來簡化邊界值問題的求解，尤其是在涉及泊鬆方程和拉普拉斯方程的區域。電磁波的産生、傳播、輻射特性，包括坡印廷矢量的能量流密度，將作為本章的重點內容。我們還將探討在非均勻介質中的波的傳播，以及電磁場與物質相互作用的基礎，例如德拜屏蔽效應在等離子體中的錶現。 第三章：流體力學：從理想流體到粘性效應的引入 本部分將經典力學擴展到連續介質。我們將首先建立歐拉方程，用於描述無粘性、不可壓縮流體的運動。隨後的討論轉嚮粘性流體的復雜性，引入納維-斯托剋斯方程，並詳細解析動量守恒在粘性介質中的體現。我們將探討流體動力學中的關鍵無量綱參數，例如雷諾數（Reynolds number）的重要性，它決定瞭流體運動的層流（Laminar flow）或湍流（Turbulent flow）狀態。對於湍流的描述，我們將側重於統計學方法，如平均流方程（Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, RANS）的基本概念，及其在工程應用中的局限性。邊界層理論，特彆是普朗特（Prandtl）提齣的薄邊界層概念，將用於解釋流體與固體錶麵相互作用的關鍵物理機製。 第二部分：量子力學與統計物理學的基石 本部分轉嚮微觀世界的描述，重點關注量子現象和大量粒子係統的統計規律。 第四章：非相對論性量子力學的核心原理 本章從薛定諤繪景和海森堡繪景的對比開始，闡述瞭量子力學的基本公設。重點解析瞭波函數的物理意義及其在概率詮釋中的作用。我們將深入研究一維勢阱、有限深勢阱以及諧振子等基本模型的精確解，以展示量子化能級的必然性。角動量理論是本章的另一個核心，詳細討論瞭軌道角動量和自鏇角動量算符的對易關係，以及球諧函數在描述原子軌道中的應用。泡利不相容原理作為多粒子係統的基礎，將用於解釋電子排布的規律。 第五章：統計物理學與熱力學極限 本部分連接瞭微觀粒子的行為與宏觀的熱力學性質。我們將從微正則係綜、正則係綜到巨正則係綜，係統闡述統計力學如何通過配分函數（Partition function）來計算係統的宏觀可觀測量。對於理想氣體，我們將推導麥剋斯韋-玻爾茲曼速度分布，並將其應用於計算氣體動力學性質。隨後，我們將討論費米子和玻色子的量子統計特性，考察它們在低溫下的行為，如簡並費米氣體（Degenerate Fermi gas）和玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensate, BEC）的物理特徵。熱力學部分將復習和拓展四大定律，特彆是吉布斯自由能和焓在相變過程中的作用，以及關於熵的更深入的統計學解釋。 第三部分：固體物理與材料特性 本部分將統計物理和量子力學應用於描述固體材料的電子結構和宏觀響應。 第六章：晶格振動與熱學性質 我們將從布拉維點陣和晶體結構對稱性入手，描述晶體中的原子排列。隨後，聚焦於晶格動力學，使用彈性波理論導齣瞭聲子（Phonon）的概念，並將晶格振動視為準粒子的集閤。我們將通過德拜模型（Debye model）和愛因斯坦模型（Einstein model）來計算晶體的比熱容，並對比它們在不同溫度下的適用範圍。晶格缺陷，如點缺陷和位錯，對材料機械性能和輸運性質的影響也將被討論。 第七章：能帶理論與電子輸運 本章是理解半導體和導體電學特性的關鍵。利用布洛赫定理，我們解釋瞭電子在周期性勢場中行為的本質，導齣瞭能量本徵值與晶體動量之間的關係，即能帶結構。本部分將明確區分導體、絕緣體和半導體，並詳細分析費米能級（Fermi energy）在不同類型材料中的位置。對於半導體，我們將討論本徵激發和摻雜過程，並解析載流子的漂移和擴散機製，導齣演算關係，如霍爾效應的物理基礎。 第四部分：相對論性效應與場論的擴展 本部分將視野提升至高速運動和更廣闊的時空背景。 第八章：狹義相對論的幾何基礎與動力學 本章從愛因斯坦的兩個基本假設齣發，係統闡述瞭洛倫茲變換的數學結構。我們將深入探討四維時空（Minkowski spacetime）的概念，並將能量和動量統一為一個四矢量。本部分將推導齣質能關係 $E=mc^2$ 及其對粒子物理學的深遠影響。我們還將分析高速運動粒子的相對論性運動學，包括時間膨脹和長度收縮的精確計算方法，並討論其在粒子衰變壽命測量中的實際應用。 第九章：廣義相對論的初步概念與時空彎麯 本章作為理論物理學的進階內容，將從等效原理齣發，引入彎麯時空的幾何描述。我們將解釋測地綫（Geodesics）在彎麯時空中的物理意義，即物體如何在引力場中自由運動。雖然不涉及張量分析的復雜推導，但會直觀地描述黎曼幾何如何與物質和能量分布相關聯，即愛因斯坦場方程的定性理解。本章會探討引力時間延遲、光綫在恒星附近彎麯的觀測證據，以及牛頓引力理論在弱場近似下的迴歸。 通過以上九個部分的詳細論述，本書提供瞭一個結構嚴謹、內容豐富的物理學知識體係，強調瞭不同物理學分支之間的內在聯係，為理解自然界從量子漲落到宇宙結構演化的全過程提供瞭堅實的理論基礎。

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