材料物理数理基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王疆瑛 等 著

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• 物理学基础
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出版社： 华东理工大学出版社

ISBN：9787562848936

版次：1

商品编码：12143218

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：308

字数：479000

编辑推荐

　　材料物理数理基础的内容涉及数学物理方程的解题方法、量子力学基本理论的建立等，基本涵盖了材料类专业所需物理体系基本理论数理基础的核心方法。本书的特点是突出物理基本原理和数学方法，可启迪学生思维，提高学生运用数学方法和基本原理解答习题的能力，也可提高学生解决实际问题的能力。

内容简介

　　《材料物理数理基础》是作者根据多年授课讲义编写而成。全书共 11 章,第 1 章至第 4 章主要包括数学物 理方程的定解问题、行波法与积分变换法、分离变量法和特殊函数等数学物理方程;第 5 章至 第 9 章主要包括量子力学基本观念、薛定谔方程和波函数、量子力学中的数学表示、量子力学 的近似方法、自旋与全同粒子等量子力学的基本原理;第 10 章与第 11 章主要介绍经典统计力 学基础、量子统计力学基础等统计力学的基本原理。　　本书可作为高等院校工科类材料专业及相关专业本科教材,也可作为教师参考用书。

目录

第 1 章 数学物理方程的定解问题
1.1 基本概念 1
1.1.1 偏微分方程的相关概念 1
1.1.2 数学物理方程的一般性问题 2
1.2 数学物理方程的导出 3
1.2.1 波动方程的导出 4
1.2.2 输运方程的导出 9
1.2.3 稳定场方程:拉普拉斯方程与泊松方程 12
1.3 定解条件 13
1.3.1 初始条件 13
1.3.2 边界条件 14
1.3.3 衔接条件 15
习 题
第 2 章 行波法与积分变换法
2.1 达朗贝尔法(行波法) 19
2.2 反射波 21
2.3 纯强迫振动 * 24
2.4 积分变换法———傅里叶变换法 27
2.4.1 三角函数系的正交性 27
2.4.2 傅里叶( Fourier )级数 28
2.4.3 傅里叶( Fourier )变换 30
2.4.4 应用 37
2.5 拉普拉斯变换 38
2.5.1 拉普拉斯变换的概念 38
2.5.2 拉普拉斯变换的存在定理 40
2.5.3 拉普拉斯变换的性质 41
……

前言/序言

　　当前一般材料专业的物理知识体系的课程是由数学物理方法、量子力学基础、统计物理学基础、固体物理、材料物理性能等课程组成的,以上课程均单独开设,知识涵盖面广且信息量大,涉及的理论知识比较抽象,学时较多,知识点分散,学生学起来会感觉难度较大。编者根据工科材料类专业中对物理知识体系的需求,针对工科大学生的特点,参阅了大量的教材,以“数学物理方法、量子力学、统计物理学”等内容为基础进行编写,希望通过对本书的学习能为后续专业课程如固体物理基础、磁性材料、固体发光基础等的学习奠定基础。教材内容涉及数学物理方程的建模、数学物理方程的解题方法、量子力学基本理论的建立、量子力学基本理论的应用以及统计物理基础等知识,基本上涵盖了材料类专业所需物理体系基本理论数理基础的核心内容。本教材的特点是突出物理基本原理和数学方法,启迪学生科学思维,提高学生运用数学方法和基本原理解答习题的能力,提高解决实际问题的能力。 　　全书共 11 章,第 1 章到第 4 章主要内容为数学物理方程。主要包括三类典型数学物理方程、定解条件和定解问题等的建立,使读者了解从材料物理、力学以及工程技术问题中抽象出数学问题,建立数学物理方程的基本方法。还介绍了两种求解无界区域内定解问题的方法:行波法与积分变换法。以及直角坐标系、极坐标系、球坐标系和柱坐标系等典型数学物理方程有界区域的分离变量法。使读者了解复杂的偏微分方程如何简化为多个单变量的常微分方程,锻炼读者分析、运算以及解决问题的能力。第 5 章至第 9 章主要包括量子力学基本概念、薛定谔方程和波函数、量子力学中的数学表示、量子力学的近似方法、自旋与全同粒子等量子力学的基本原理,使读者了解量子力学的基本原理及其应用,体会创新思想在科学研究中的重要性和数学物理方程如何应用于解决量子力学问题。第 10 章与第 11 章主要介绍了经典统计力学基础、量子统计力学基础等统计力学的基本原理,使读者了解如何运用统计方法由体系的微观状态推引出体系的宏观性质及规律性。本书的附录提供了有关常微分方程和高等数学的常用数学公式,便于读者学习。 　　本教材每章后都留有一定量的习题,这些习题是为了巩固每章知识点和检验知识掌握程度而设置的。为了便于教师的讲授和学生自我检查,本教材给出了习题的最终答案。 　　受学时的限制,书中带有 * 号的内容建议选修,对于本教材未涉及的内容,有兴趣的读者可查阅相关的参考书。 　　限于作者的知识水平,不当之处在所难免,敬请广大读者不吝指正。 　　编者

好的，这是一份关于《材料物理数理基础》之外的，内容翔实的图书简介，聚焦于另一个完全不同的主题，例如《量子场论导论与粒子物理前沿》。 --- 《量子场论导论与粒子物理前沿》 内容提要 本书旨在为物理学、高能物理学以及理论计算领域的研究人员和高年级本科生、研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的量子场论（QFT）导论。我们力求构建一座坚实的理论桥梁，连接经典的场论框架与现代粒子物理实验观测的奇特现象，尤其侧重于量子电动力学（QED）、量子色动力学（QCD）的构建，并对超出标准模型的前沿领域进行必要的探讨。 本书的核心目标是使读者不仅掌握QFT的数学工具和计算技巧，更能深刻理解其背后的物理图像和哲学意义。我们避免陷入纯粹的数学抽象，而是紧密结合物理直觉和实验验证。全书结构严谨，由浅入深，覆盖了从经典场论的回顾到重整化群（RG）的现代应用，确保读者在完成学习后，能够独立阅读和理解当前高能物理期刊上的专业文献。 第一部分：经典场论与量子化基础 第一章：预备知识回顾与经典场论的构建 本章首先对狭义相对论、群论基础（洛伦兹群、庞加莱群）进行必要的复习，为后续的场论打下基础。重点在于拉格朗日力学和哈密顿力学在连续系统中的推广——即作用量原理在场论中的应用。我们将详细推导连续介质的欧拉-拉格朗日方程，引入场（Scalar Field, Spinor Field, Vector Field）的概念，并建立描述自由场的拉格朗日密度。对称性与守恒量之间的深刻联系，即诺特定理，将被详尽阐述，并以电磁场为例进行演示。 第二章：初识量子化：正则量子化方法 本章将量子化过程从粒子系统推广到场系统。我们首先详细探讨正则对易关系在场论中的实现，即如何从经典泊松括号过渡到量子对易子。对于无质量标量场，我们将完整推导出产生（Creation）和湮灭（Annihilation）算符的构造及其代数结构，并定义真空态（Fock Space）。随后，我们将这种方法推广到描述费米子（狄拉克场）和玻色子（向量场，如光子）。对费米子量化的关键在于理解反交换关系及其与泡利不相容原理的内在联系。 第三章：路径积分表述：现代量子场论的基石 路径积分（Path Integral Formulation）是现代QFT中最强大、最灵活的工具之一。本章从费曼的启发式图像出发，系统地构建标量场和费米子场的路径积分。我们将重点展示路径积分如何自然地生成关联函数（Correlation Functions）和费曼图。本章深入探讨经典场方程在路径积分中的体现，并引入源场（Source Field）的概念，这是计算S矩阵展开的起点。 第二部分：相互作用场论与费曼图技术 第四章：微扰论与费曼图的系统展开 本章将焦点转向包含相互作用的场论（如$phi^4$理论和QED）。我们将引入相互作用绘景，并利用Dyson级数展开S矩阵的微扰序列。这是费曼图技术的核心。每一项微扰展开都对应着一个特定的费曼图。本章将详细讲解如何根据Feynman规则（包括内部线、顶点因子和外部线）来计算任意阶微分散射截面和衰变宽度。我们将完整推导QED的费曼规则，这是计算强子对撞机对撞过程的基础。 第五章：无穷大的出现与重整化理论 在计算高阶修正时，不可避免地会出现发散积分。本章将系统地分析这些发散的来源——紫外（UV）和红外（IR）发散。我们将介绍处理这些无穷大的标准方法：正则化（Regularization），重点介绍维度正则化（Dimensional Regularization）。随后，我们将引入重整化（Renormalization）的物理思想：将不可观测量（裸量）与可观测量（重整化量）分离。通过最小减法（MS Scheme）等方案，我们将证明一个理论是否是可重整化的。 第六章：重整化群与有效场论 重整化不仅是一个数学技巧，它揭示了物理学对尺度（Scale）的依赖性，这是通过重整化群（Renormalization Group, RG）来描述的。本章将详细介绍Callan-Symanzik方程和$eta$函数。我们将通过计算QED中电子的有效电荷（跑动电荷）来直观展示RG的物理意义。本章的后半部分将转向有效场论（EFT）的概念，解释如何利用RG将不同能量尺度上的物理现象解耦，从而构建出对特定能标精确描述的理论框架。 第三部分：规范场论与粒子物理标准模型 第七章：规范对称性与杨-米尔斯理论 本章是通往现代粒子物理的关键一步。我们将从第一章的全局对称性推广到局域规范对称性（Local Gauge Symmetry）。详细阐述引入规范玻色子（Gauge Bosons）的必要性，并完整推导非阿贝尔规范场论——杨-米尔斯理论的拉格朗日密度。我们将展示规范不变性如何自发地限制了相互作用的结构，并讨论自相互作用（Self-Interaction）的产生。 第八章：自发对称性破缺与希格斯机制 本章解决了一个核心难题：如何让规范玻色子获得质量而不破坏规范对称性。我们将深入探讨Goldstone定理及其在对称性自发破缺（SSB）时的表现。随后，我们将引入Goldstone玻色子如何被规范场“吞噬”，从而赋予规范玻色子质量的希格斯机制。我们将构建标准模型中的弱相互作用部分（SU(2) x U(1)），并确定希格斯场的拉格朗日量及其势能。 第九章：标准模型概述与前沿展望 本章将前面所有工具整合起来，构建粒子物理标准模型（SM）。我们将讨论夸克和轻子的质量生成（Yukawa耦合），规范玻色子的质量矩阵，以及中微子的性质（尽管SM本身难以解释中微子质量，我们在此指出其局限性）。最后，我们将讨论标准模型的成功之处（如精确的QED和QCD预测）以及其未解决的问题：引力的量子化、暗物质、暗能量、电荷宇称（CP）破缺的根源等。本章将作为通往超出标准模型（BSM）物理的引路石，展望超对称理论、弦论等更宏大的理论图景。 适用对象 本书适用于已掌握经典力学、电磁学、狭义相对论、高等数学和基础量子力学的物理专业学生及科研人员。对计算和理论物理有浓厚兴趣的工程师和应用数学家也将从中受益匪浅。 ---

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经工作多年的工程师，我的阅读习惯偏向于快速检索和对比不同理论模型的适用范围和局限性。我对这本书的评价是：它是一部极佳的“参鉴之作”。它不像某些教材那样只侧重于单一的、主流的理论体系，而是巧妙地穿插了不同学派对同一现象的解释角度。例如，在讨论铁磁性起源时，书中对比了唯象的朗之万理论和微观的斯托纳模型，并清晰地指出了它们各自在描述临界温度附近的失效点。这种包容性和批判性的叙述，极大地拓宽了我的视野。很多时候，我们受限于自己最先接触的理论框架，无法跳出来审视问题的全貌。这本书就像一面多棱镜，让我从不同的侧面观察材料物理的复杂性和美感。对于需要进行技术选型或解决疑难杂症的专业人士来说，这种对理论谱系的全面梳理，是无价之宝。它不像一本“操作手册”，更像是一本“理论地图”，指明了各个知识点的相对位置和相互关系。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的著作，光是翻阅扉页，就能感受到一股扎实的学术气息扑面而来。我最初接触这类书籍，往往是被那些晦涩难懂的公式和复杂的理论所震慑，心想这大概又是一本只能束之高阁的“镇宅之宝”。然而，这本书的叙述方式却出乎意料地平易近人。它并没有一上来就抛出那些令人望而却步的抽象概念，而是像一位耐心的老教授，循循善诱地引导读者进入材料科学的殿堂。从最基础的晶体结构分析，到深入到电子能带理论的精妙构建，每一步的推导都力求清晰明了。我特别欣赏作者在引入新概念时，总会辅以大量的实例和类比，这极大地降低了理解的门槛。比如，在讲解周期性势场对电子行为的影响时，书中描绘的“海边打水漂”的比喻，生动形象地解释了布洛赫波的概念，让我这个初学者茅塞顿开。阅读过程中，我时常发现自己能跟上作者的思路，甚至能预判下一步的推导方向，这是一种非常愉快的学习体验。它不仅仅是在陈述知识，更是在教授一种思考问题的严谨框架，让我对材料的微观世界有了更深刻的敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

从结构上来看，这本书的难度曲线设计得极其平稳，显示出作者对教学节奏的深刻把握。它并非简单地从易到难线性推进，而是采用了一种螺旋上升的结构。例如，在第一部分介绍完基础的晶格动力学后，作者会在后续关于介电常数的讨论中，不时地“回溯”并深化对晶格振动模式的运用，而不是将其作为一个孤立的章节处理掉。这种“温故而知新”的编排方式，使得知识点之间形成了一个紧密的网络，而不是一堆松散的碎片。我个人对这种整体构建知识体系的方法非常推崇。它避免了初学者在学完一章后，感觉知识点很快就遗忘的通病。每一次“回望”旧知识点时，都会发现自己对它的理解达到了一个新的深度，这极大地增强了学习的内驱力。这本书不愧是扎根于深厚教学实践的结晶，它真正懂得如何引导一个心智去吸收和内化复杂信息。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，在学术著作中绝对算得上是上乘之作。我非常注重视觉信息的传递效率，因为一个糟糕的图表常常抵消掉文字阐述的所有努力。这本书在处理高维度的晶体结构和复杂的能带结构时，所采用的等高线图、投影图以及动态的三维旋转示意（虽然是静态图像，但设计感极强），都极大地减轻了读者的空间想象负担。特别是那些关于电子态密度和费米面的描绘，层次分明，颜色运用得当，既保持了科学的严谨性，又兼顾了视觉的舒适度。我时常发现，仅仅通过观察其中几张关键的示意图，就能对一个复杂的物理概念产生直观的把握，这比单纯阅读长篇大论的文字描述要高效得多。这种对细节的打磨，体现了出版方对知识传递质量的重视，也让漫长的阅读过程变成了一种享受，而不是枯燥的折磨。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本对这类偏理论深度的书籍抱持着一种实用主义的期待，希望能找到直接应用于实验设计或材料制备的“金钥匙”。这本书虽然在理论基石上打得无比牢固，但它的价值远不止于此。它的“数理基础”部分，简直可以看作是一本精炼的、针对材料物理学应用的数学物理方法手册。那些关于傅里叶变换在倒易空间分析中的妙用，以及拉格朗日量在描述晶格振动时的优雅表达，都展现了数学工具在解析物理现象时的强大威力。我曾花费数周时间试图理解某个特定散射过程的理论模型，困顿于复杂的积分和近似处理。最终，是这本书中对特定边界条件下的格林函数解法进行了详尽的剖析，让我找到了突破口。它教会我的不是如何套用公式，而是如何根据物理场景，选择并构建最合适的数学模型。这种融会贯通的能力，才是真正区分“操作工”和“研究者”的关键。每当我感觉自己的物理直觉有些模糊时，翻开这书中的某个章节，总能重新校准我的理论坐标系。