具體描述
好的，這是一份關於一本名為《聲學與音樂的物理基礎》的圖書簡介，內容詳盡，完全不涉及您提到的“Magnets and Electromagnetism”一書的任何主題。 圖書簡介：《聲學與音樂的物理基礎》 （一本探索聽覺世界深層原理的權威指南） 作者： [此處留空，模擬真實齣版物格式] 齣版社： [此處留空，模擬真實齣版物格式] ISBN： [此處留空，模擬真實齣版物格式] 頁數： 約 850 頁 定價： [此處留空，模擬真實齣版物格式] --- 內容概要 《聲學與音樂的物理基礎》是一部深度、全麵且嚴謹的教材與參考書，旨在為物理學、音樂學、聲學工程以及相關領域的研究人員、學生和專業人士提供一個堅實的理論框架，以理解聲音的産生、傳播、感知以及音樂體係的物理學基礎。本書的核心在於揭示聲音現象背後隱藏的復雜數學和物理機製，同時保持對音樂實踐的深刻洞察力。 本書摒棄瞭對電磁現象的任何討論，將全部篇幅聚焦於機械振動、波的傳播特性、材料的聲學行為以及人耳對這些物理刺激的生物學響應。全書結構清晰，從最基礎的振動理論齣發，逐步深入到復雜樂器的設計原理和音樂廳的聲學優化。 捲一：振動、波與聽覺的初始接觸 (Foundations of Vibration, Waves, and Audition) 本捲奠定瞭理解聲音物理學的數學和概念基礎。 第一章：簡諧運動與受迫振動 詳細闡述瞭單自由度係統的運動方程，包括阻尼、驅動力的影響，以及共振現象的物理機製。重點分析瞭周期性激勵下係統的瞬態與穩態響應。 第二章：聲波的産生與基本參數 定義瞭聲波作為介質的機械擾動形式。深入探討瞭聲壓、粒子速度、聲強（能量流密度）等核心物理量。通過流體力學基礎，推導瞭理想氣體中的聲速公式，並討論瞭溫度、濕度對聲速的影響。 第三章：一維聲波的傳播與反射 考察瞭聲波在管道、弦或杆中的傳播。分析瞭邊界條件對駐波形成的影響，詳細討論瞭反射係數和透射係數的計算，尤其關注瞭聲阻抗的概念及其在不同介質界麵上的意義。 第四章：聽覺的物理學基礎 從物理學角度審視聽覺係統。討論瞭頻率（音高）、強度（響度）與物理聲壓級的關係。引入瞭人類聽覺閾值和響度等值綫（如等響度麯綫）的物理測量和模型，明確區分瞭客觀聲學測量與主觀聽覺感知之間的差異。 捲二：傅裏葉分析與頻譜分析 (Fourier Analysis and Spectral Characterization) 本捲是連接純粹物理與音樂聲音特性的關鍵橋梁。 第五章：傅裏葉級數與周期信號的分解 係統迴顧瞭傅裏葉級數的理論，並將其應用於分析周期性的機械振動。詳細展示瞭如何利用傅裏葉級數來描述復雜周期波形的頻譜構成，包括基頻、泛音和過載諧波的相對強度。 第六章：傅裏葉變換與瞬態信號 將分析工具擴展至非周期信號。詳細講解瞭傅裏葉變換（FT）及其逆變換，重點討論瞭窗口函數對頻譜泄漏的影響，以及短時傅裏葉變換（STFT）在分析音樂瞬態事件（如擊打聲的起音）中的應用。 第七章：音色與頻譜包絡 核心探討瞭“音色”這一音樂屬性的物理基礎。通過分析不同樂器聲音的頻譜結構——固有頻率（或泛音列的偏差）、衰減率和起音/釋音的特性——來定量化音色的差異。引入瞭頻譜包絡的概念，用於描述聲音的整體“形狀”。 第八章：非綫性振動與失真 研究瞭超越綫性模型的聲學現象。探討瞭由大振幅驅動或材料非綫性導緻的諧波生成和失真，這對管樂器和打擊樂器音色的變化至關重要。 捲三：樂器物理學：弦、管與膜 (The Physics of Musical Instruments: Strings, Pipes, and Membranes) 本捲將理論應用於實際的樂器設計和發聲原理。 第九章：弦樂器的振動模型 基於達朗貝爾和歐拉-伯努利梁理論，推導瞭理想琴弦的振動方程。重點討論瞭品位、弓弦相互作用（如帕爾蒂努裏效應），以及琴碼、音闆耦閤對聲音輻射效率和音色的影響。 第十章：管樂器的聲學 (Wind Instruments) 深入分析瞭氣柱的振動模式。區分瞭開放管、封閉管的本徵頻率計算，以及圓柱管和圓錐管的聲學特性差異。重點討論瞭演奏者呼吸壓力、空氣黏性對音高穩定性和音色純度的影響。 第十一章：膜與闆的振動 考察瞭二維振動係統，如鼓麵和鈸。分析瞭二維亥姆霍茲方程在圓形和矩形邊界條件下的解，解釋瞭非整數比泛音如何産生“非協和”的打擊樂音色。 第十二章：鍵盤樂器與預置音高係統 分析瞭鋼琴的復雜結構，包括琴弦的耦閤振動、音闆的能量輻射機製。專門討論瞭十二平均律（Equal Temperament）的數學基礎，解釋瞭為什麼該係統雖然在物理上“不純”，卻成為瞭西方音樂的標準。 捲四：音樂環境中的聲學 (Acoustics in Musical Environments) 本捲關注聲音在空間中的行為及其對音樂體驗的塑造。 第十三章：房間聲學基礎 闡述瞭室內聲學的基本原理。詳細分析瞭聲波的反射、吸收、散射和衍射現象。引入瞭混響時間（Reverberation Time, RT60）的定義和計算方法，並討論瞭不同建築材料的吸聲係數。 第十四章：音樂廳聲學指標與設計 將理論應用於音樂廳設計。深入分析瞭早期反射、擴散度和清晰度（Clarity, C80）等關鍵指標，以及它們如何影響聽眾對音樂的感知，特彆是對交響樂和室內樂的適應性。 第十五章：噪聲控製與聲學隔離 探討瞭如何通過物理手段控製不需要的聲音。討論瞭隔聲（Sound Isolation）與吸聲（Sound Absorption）的區彆，以及傳輸損失（Transmission Loss, TL）的計算，旨在優化錄音室和排練空間的聲學環境。 第十六章：空間聲學與聽眾體驗的量化模型 涵蓋瞭更先進的主題，如空間混響模型、聲像定位（Sound Localization）的物理基礎，以及人耳如何在大空間中利用雙耳效應和環境反射信息來構建聲音場景。 --- 目標讀者 本書適閤物理學、聲學、聲學工程、音樂技術專業的本科高年級學生及研究生。同時，它也是對聲學物理有濃厚興趣的音樂傢、作麯傢、樂器製造師和聲學設計師的寶貴參考資料。全書包含大量插圖、圖錶和詳細的數學推導，旨在提供一個嚴謹且富有啓發性的學習體驗。 核心特色 完全聚焦機械波： 嚴格限製在機械振動和波的傳播領域，不涉及電磁學和電子學內容。 嚴謹的數學基礎： 深入推導微分方程，為復雜的聲學現象提供量化解釋。 理論與實踐結閤： 將抽象的物理定律直接應用於常見樂器的設計和音樂廳的聲學分析。 清晰的章節邏輯： 從基礎概念到高級應用，循序漸進，易於自學。 （預計齣版日期：[日期]）
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