物理学教程(第3版 下册)

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马文蔚,周雨青,解希顺 编
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出版社: 高等教育出版社
ISBN:9787040437515
版次:3
商品编码:12269800
包装:平装
丛书名: 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
开本:16开
出版时间:2016-01-01
用纸:胶版纸
页数:316
字数:500000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《物理学教程(第3版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
  《物理学教程(第3版)》在修订时参照教育部物理学与天文学教学指导委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2010年版),涵盖了基本要求中的核心内容。在内容选取上采用压缩经典、简化近代;削枝强干、突出重点;简约理论论证、适度增加应用等办法,以适应不同院校和专业对大学物理的要求。同时考虑到应用型院校的特点和实际情况,在保证必要的基本训练的基础上,适度降低了例题和习题的难度。
  《物理学教程(第3版)》配有丰富的教学资源,包括《物理学教程(第三版)电子教案》、《物理学原理在工程技术中的应用》(第四版)、《物理学教程(第三版)习题分析与解答》、《物理学教程(第三版)学习指导》和《大学物理素材库》等,构成了“物理学教程(第三版)系列教材”较为完善的资源体系,将为各类高校开设大学物理课程提供良好的服务。
  《物理学教程(第3版)》分上、下两册。上册内容包括力学、机械振动、机械波和热学。下册包括电磁学、光学、狭义相对论和量子物理等。
  《物理学教程(第3版 下册)》可作为高等学校理工科非物理类专业大学物理课程的教材或参考书,也可供文科相关专业选用和社会读者阅读。

内页插图

目录

第九章 静电场
9-1 电荷的量子化电荷守恒定得
一、电荷的量子化
二、电荷守恒定律
9-2 库仑定律
9-3 电场强度
一、静电场
二、电场强度
三、点电荷的电场强度
四、电场强度叠加原理
9-4 电场强度通量高斯定理
一、电场线
二、电场强度通量
三、高斯定理
四、高斯定理应用举例
9-5 静电场的环路定理电势能
一、静电场力所做的功
二、静电场的环路定理
三、电势能
9-6 电势
一、电势
二、点电荷电场的电势
三、电势的叠加原理
9-7 电场强度与电势的微分关系
一、等势面
二、电场强度与电势的微分关系
问题
习题

第十章 静电场中的导体与电介质
10-1 静电场中的导体
一、静电平衡条件
二、静电平衡时导体上电荷的分布
三、静电屏蔽
10一2 静电场中的电介质
一、电介质对电场的影响相对电容率
二、电介质的极化
三、电介质中的电场强度极化电荷与自由电荷的关系
10-3 电位移有电介质时的高斯定理
10-4 电容
一、电容器电容
二、电容器的并联和串联
10-5 静电场的能量能量密度
一、电容器的电能
二、静电场的能量能量密度
10-6 静电的应用
一、范德格拉夫静电起电机
二、静电除尘
三、静电分离
问题
习题

第十一章 恒定磁场
11-1 恒定电流电流密度
11-2 电源电动势
11-3 磁场磁感强度
……

第十二章 电磁感应电磁场和电磁波
第十三章 几何光学简介
第十四章 波动光学
第十五章 狭义相对论
第十六章 量子物理

习题答案
索引
照片说明
《流体力学与光学原理》(第3版 下册) 内容简介 《流体力学与光学原理》(第3版 下册)是一部深入探讨经典物理学重要分支的权威著作,旨在为读者构建一个扎实且全面的理论框架。本书继承了前几版严谨的学术风格,并在内容上进行了精炼与拓展,力求在保持物理学基本原理的准确性的同时,引入最新的理解和视角。本书特别侧重于流体力学中的基础概念、运动方程以及实际应用,并对光学领域内的波动光学和几何光学进行细致入微的阐述,为读者提供从宏观到微观,从运动到相互作用的深刻洞见。 第一部分:流体力学 本书的流体力学部分,从对流体基本性质的介绍开始,逐步深入到描述流体运动的复杂方程。我们首先建立对流体静力学的基本认识,包括压强、浮力及其相关定律,如帕斯卡原理和阿基米德原理。这部分内容将帮助读者理解静止流体内部的应力分布和受力平衡,为后续动态分析打下坚实基础。 随后,本书将聚焦于流体动力学,这是流体力学中最具挑战性和吸引力的一部分。我们将从最基本的概念入手,例如流速、流线、流管等,来描述流体的运动状态。接着,我们将深入到描述流体运动的核心方程——纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations)的推导与应用。尽管纳维-斯托克斯方程在数学上非常复杂,本书将以清晰的逻辑和详实的推导过程,引导读者理解其物理意义。我们将从质量守恒(连续性方程)和动量守恒(纳维-斯托克斯方程本身)这两个基本物理原理出发,结合流体所受的各种力(压力梯度、粘性力、外力等),构建起描述流体运动的完整数学模型。 为了便于理解和应用,本书将对理想流体和粘性流体进行区分讨论。对于理想流体,我们将推导并阐述伯努利方程(Bernoulli's equation),这是一个能量守恒的体现,它简洁而有力地描述了理想流体在稳定流动中的压强、速度和高度之间的关系。我们将通过大量实例,展示伯努利原理在航空、水利工程、以及日常生活中的广泛应用,例如飞机机翼的升力产生机制、管道中的流量计算等。 在粘性流体部分,本书将详细分析粘性力的作用,以及它如何影响流体的运动。我们将介绍剪切应力、动力粘度、运动粘度等概念,并探讨层流和湍流的区别。对于层流,我们将分析泊肃叶定律(Poiseuille's Law),解释粘性流体在管道中流动的规律,以及如何计算流量和压降。 湍流的研究是流体力学中的一个活跃领域,本书将对其进行初步的介绍。我们将讨论湍流的无规则性和统计学特性,以及一些描述湍流的方法,例如雷诺平均(Reynolds averaging)方法。虽然对湍流的完全理解仍然是前沿研究课题,本书将为读者提供一个清晰的入门,使其能够认识到湍流在实际工程中的重要性,如河流、大气流动以及各种工程设备中的流动。 此外,本书还将触及一些重要的流体力学现象和应用。例如,表面张力及其在液滴形成、毛细现象中的作用。我们将讨论边界层理论(Boundary Layer Theory),解释粘性流体如何在固体表面附近形成一个薄层,以及这个边界层对整体流动的影响。本书还将介绍一些经典的流体力学实验,帮助读者直观地理解抽象的理论概念。 在实际应用方面,本书将涉及: 航空航天工程:飞机翼型设计中的升力计算,喷气发动机中的气流分析。 土木工程:水坝和桥梁设计中的水流动力学计算,管道输送系统设计。 环境科学:河流和海洋的环流模型,大气污染物的扩散模型。 生物医学工程:血液在血管中的流动,呼吸系统中的气流。 通过对这些内容的系统学习,读者将能够掌握分析和解决流体力学问题的基本方法和工具,为进一步深入学习相关专业领域打下坚实基础。 第二部分:光学 光学部分将从基础的光的性质出发,逐步深入到波动光学和几何光学两大核心领域。本书致力于为读者呈现一个清晰、连贯的光学知识体系,强调光的本质、传播规律及其与物质的相互作用。 几何光学: 几何光学部分,我们将首先建立在光线传播是直线传播这一基本假设上的分析框架。我们将详细介绍光的反射和折射定律,包括斯涅尔定律(Snell's Law)。在这些基本定律的基础上,我们将深入探讨透镜和镜子的成像原理。本书将通过详细的光路图和数学推导,解释平面镜、球面镜(凹面镜、凸面镜)以及各种类型的透镜(凸透镜、凹透镜)所形成的虚像和实像的性质,包括像的位置、大小和正倒。 我们将系统介绍成像公式,例如镜面成像公式和透镜成像公式,以及放大率的概念。这些工具将帮助读者定量地计算和预测光学系统的成像结果。本书还将讨论组合透镜系统,分析多个透镜组合后的总成像特性,以及像差(如球差、彗差、像散、场曲、畸变)的产生原因及其校正方法。理解像差对于设计高质量的光学仪器至关重要。 此外,几何光学部分还将涵盖一些重要的光学现象和器件,例如: 全反射:在光从光密介质射向光疏介质时,当入射角大于临界角时发生,这是光纤通信等技术的基础。 棱镜:分析棱镜对光的偏折和色散作用,解释白光通过棱镜会分解成不同颜色的光谱。 相机和望远镜的基本原理:结合透镜和反射镜的成像原理,解释这些光学仪器的基本构造和工作方式。 人眼成像模型:将人眼类比为一个光学系统,解释光线如何进入眼球并在视网膜上成像。 波动光学: 波动光学部分,我们将超越简单的光线模型,从光的波动性出发,深入探讨更复杂的干涉、衍射和偏振现象。本书将强调光是一种电磁波,其波长、频率和速度等基本属性。 我们将从光的干涉开始。我们将详细分析杨氏双缝干涉实验,解释相干光源的产生条件,以及两条相干光波叠加时产生明暗相间的干涉条纹的条件。本书将给出干涉条纹的间距公式,并讨论不同类型的干涉,例如薄膜干涉(如肥皂泡和油膜上的色彩)。 随后,我们将深入探讨光的衍射。我们将解释光波在遇到障碍物或通过狭缝时发生的弯曲现象,即衍射。本书将重点分析单缝衍射和夫琅和费衍射,给出衍射条纹的强度分布公式,并讨论光栅衍射(多缝衍射)的原理,解释光栅是如何实现光谱分离的。 光的偏振是波动光学中的另一个重要概念。我们将解释线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生和性质。本书将详细讨论布儒斯特角(Brewster's angle)现象,即在特定角度入射时,反射光和折射光可能发生完全偏振。我们将介绍偏振片(polarizer)和检偏片(analyzer)的工作原理,以及偏振现象在液晶显示器、3D电影等技术中的应用。 最后,波动光学部分还将触及一些更高级的主题,例如: 光的散射:例如瑞利散射(Rayleigh scattering),解释天空呈现蓝色的原因。 光的相干性:介绍相干光源的重要性,以及激光作为一种高度相干光源的特点和应用。 光的能量与动量:虽然本册主要侧重于宏观光学现象,但也将简要提及光子概念,为量子光学打下基础。 通过对流体力学和光学两大领域的深入学习,读者将能够: 理解流体运动的基本规律和支配方程,并能分析简单的流体流动问题。 掌握几何光学成像的基本原理,并能分析和设计简单的成像系统。 认识光的波动性,理解干涉、衍射和偏振等现象的物理机制。 了解这些物理原理在现代科技和日常生活中的广泛应用。 本书的编写风格力求清晰明了,理论推导严谨,辅以丰富的插图和实例,旨在帮助读者建立对这两个重要物理学分支的深刻理解和扎实掌握。

用户评价

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我是一名对物理学发展史和科学思想演变感兴趣的读者,一直在寻找一本能够梳理清晰物理学发展脉络的著作。《物理学教程(第3版 下册)》在这一方面给我带来了不少思考。虽然它是一本现代物理教材,但其严谨的逻辑和对基本原理的深入阐述,本身就体现了物理学思想的传承和演进。教材在讲解经典力学时,对牛顿力学体系的建立过程做了详细的梳理,让我能够体会到从伽利略到牛顿的科学革命所带来的思想冲击。在介绍电磁学时,教材对法拉第、麦克斯韦等科学家的贡献进行了提及,让我能够感受到从独立现象到统一理论的跨越。更重要的是,教材在引入热力学和统计物理时,对熵增原理的阐述,不仅是知识的传递,更是一种对自然界不可逆过程的深刻洞察,这种思想的转变,我认为是物理学发展中的一次重要飞跃。教材在介绍现代物理概念时,例如波粒二象性、不确定性原理,也让我看到了物理学思想是如何从经典走向微观,从确定性走向概率性的。虽然教材并没有直接用历史叙述的方式来展开,但通过其内在的逻辑和知识体系的构建,我能够感受到物理学是如何一步步发展壮大,如何不断挑战和修正人类对世界的认知。这本书,不仅仅是物理知识的宝库,更是一部物理思想史的缩影,让我对科学的进步有了更深的敬意。

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作为一个刚刚接触物理研究的研究生,我需要一个能够提供前沿理论背景和扎实数学基础的工具。《物理学教程(第3版 下册)》给了我这样的保障。我特别看重它在分析力学和拉格朗日方程、哈密顿方程等方面的介绍。教材首先从牛顿力学出发,系统地介绍了动量、能量等守恒定律,并在此基础上引入了广义坐标、广义速度和广义动量等概念,这为理解更高级的理论奠定了基础。我特别欣赏教材对达朗贝尔原理的推导和应用,它提供了一种更为简洁和普适的力学描述方法。紧接着,教材自然地引入了拉格朗日方程。通过对拉格朗日量的详细解释,以及其在不同物理系统中的应用,我能够理解为何拉格朗日方程在处理约束条件和复杂力学系统时具有独特的优势。然后,教材进一步深入到哈密顿力学。哈密顿方程的引入,以及相空间的概念,让我看到了经典力学与量子力学之间联系的苗头。教材对泊松括号的介绍,以及它在正则变换中的作用,都为我后续学习量子力学打下了坚实的理论基础。书中对这些抽象概念的讲解,并非孤立存在,而是通过丰富的例题,例如单摆、行星运动等,来帮助我理解和掌握。这本教材,不单单是知识的传递,更是一种严谨的逻辑和思维方式的训练,让我能够从更深层次理解物理世界的运作规律。

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我是一名对光学和波动现象着迷的爱好者,常常在思考光是如何传播的,以及声波、水波等是如何表现出相似的规律的。《物理学教程(第3版 下册)》在这方面给予了我极大的启发。我对书中关于波动理论的详细阐述印象最为深刻。教材从机械波的产生、传播和性质开始,系统地介绍了波的叠加原理、干涉和衍射现象。它不仅仅是给出公式,而是通过精美的插图和生动的语言,让我能够直观地理解这些现象的发生机制。例如,在讲解双缝干涉时,教材通过描绘波前和波峰的叠加,清晰地展示了明暗条纹的形成过程,这比单纯的公式推导要有效得多。之后,教材将这些概念自然地延伸到了电磁波,特别是光的波动性。光波的干涉、衍射更是被详细地讨论,包括了夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的区别与联系。教材对偏振现象的讲解也十分到位,让我理解了光波的横波特性,以及在日常生活中的应用,例如偏光眼镜的原理。我尤其欣赏教材在介绍光的干涉和衍射时,所引用的各种实验装置和现象,这让我感到物理学是如此的贴近现实,并且充满探索的乐趣。它让我认识到,无论是声波、水波还是光波,它们都遵循着相似的波动方程和叠加原理,这体现了物理学研究的统一性。这本教材,无疑是为我打开了通往波动世界的奇妙大门。

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我对流体力学在工程应用上的广泛性一直非常感兴趣,并且希望能找到一本能够系统性地介绍流体力学基本原理和应用的书籍。《物理学教程(第3版 下册)》在这方面给予了我很大的帮助。我对书中关于粘性流和无粘性流的区分以及伯努利方程的应用印象深刻。教材从流体静力学出发,介绍了压强、浮力等基本概念,这为理解流体的宏观性质打下了基础。接着,教材引入了流体的连续性方程和动量方程,这让我能够理解流体在运动过程中质量和动量的守恒。我尤其欣赏教材对伯努利方程的详细推导和应用。它清晰地解释了在理想流体中,流速、压强和高度之间的关系,并给出了飞机起飞、文丘里管等实际应用的例子。这让我能够理解这些现象背后的物理原理。教材还对粘性流体的概念进行了介绍,例如雷诺数和层流、湍流的区分,这对于理解实际流体运动中的阻力问题至关重要。它解释了为什么在不同速度下,流体的运动状态会发生变化。此外,教材还提及了边界层理论,虽然篇幅不多,但为我理解流体与固体表面之间的相互作用提供了初步的认识。这本书,让我对流体的运动规律有了更深刻的理解,也为我将来在工程领域应用流体力学知识打下了坚实的基础。

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我是一名正在为考研做准备的学生,物理知识的扎实掌握是我最大的追求。《物理学教程(第3版 下册)》在我考研的复习过程中扮演了至关重要的角色。我尤其看重它在电磁学部分的详尽讲解。从静电场到稳恒磁场,再到电磁感应和麦克斯韦方程组,这本书都遵循着循序渐进的逻辑。对于库仑定律、高斯定理、安培定律、法拉第电磁感应定律等基本定律,教材不仅给出了严格的数学推导,还花了大量的篇幅解释其物理背景和应用场景。我记得在学习电场强度和电势的时候,教材通过引入“等势面”的概念,让我能够更直观地理解电场分布的特点,并且能够利用电势能来计算电场力做功。对于磁场部分,教材对载流导线在磁场中受力、磁通量等概念的阐述,以及洛伦兹力的引入,都为我理解电动机和发电机的工作原理打下了基础。最令我感到兴奋的是,教材在最后部分系统地介绍了麦克斯韦方程组。它不仅清晰地展示了这四个基本方程如何统一了电和磁的理论,更是预言了电磁波的存在。教材对电磁波的传播、性质以及它们与光的关系的讲解,让我对整个电磁学领域有了更加宏观和深刻的认识。此外,书中还穿插了许多与现代物理紧密相关的概念,例如在介绍电磁场时,就隐约触及到了光电效应和黑体辐射等现象,虽然没有深入展开,但这无疑激发了我对后续学习的更大兴趣。总的来说,这本教材为我的考研复习提供了一个坚实而系统的知识体系,让我能够更加自信地面对未来的挑战。

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作为一名对宇宙奥秘充满好奇的大学生,我一直渴望能有一本真正能够带我深入理解物理世界基石的教材。《物理学教程(第3版 下册)》的名字,如同一盏指引我探索未知领域的明灯,它的厚重感和“下册”的标识,无不暗示着内容的深入与广博。在踏入大学物理的殿堂伊始,我就对这套教材充满了期待。翻开书页,首先映入眼帘的是那严谨的排版和清晰的图示,这为我提供了一个良好的阅读基础。我特别关注的是其中对于经典力学部分的概念阐述,比如牛顿运动定律是如何从更基础的原理推导出来的,以及在处理复杂多体系统时,能量守恒和动量守恒这些核心概念是如何被巧妙运用的。教材在讲解过程中,并没有简单地罗列公式,而是深入剖析了每个公式的物理意义,并辅以大量的例题,这些例题的设计也并非是简单的数值计算,而是更多地引导我去思考物理情境,理解不同物理量之间的相互作用和约束条件。例如,在处理非惯性参考系的问题时,教材通过生动的语言和直观的图解,让我能够清晰地认识到惯性力和科里奥利力的实际效应,这对于我理解在旋转的地球上发生的各种现象至关重要。再者,书中对于弹性力学和流体力学部分的讲解,也让我印象深刻。对于材料的形变,教材不仅介绍了胡克定律,还进一步探讨了应力、应变张量等更高级的概念,这为我理解材料的宏观力学性能提供了坚实的理论基础。在流体力学方面,教材对伯努利方程的推导和应用做了细致的讲解,让我能够理解为何飞机能够起飞,以及为何水在狭窄管道中流速会加快。总而言之,这本书不仅仅是知识的堆砌,更是引导我如何去思考物理问题,如何去建立物理模型,如何去运用物理定律解决实际问题的过程。

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作为一名对量子世界充满探索欲的大学生,我一直在寻找一本能够系统性地介绍量子力学基本概念的教材。《物理学教程(第3版 下册)》在此方面给予了我极大的指导。我对书中对波粒二象性的讲解印象最为深刻。教材从光电效应和康普顿散射等实验现象出发,引出了普朗克量子假说和爱因斯坦的光量子理论,让我认识到光不仅仅是电磁波,也具有粒子性。随后,教材引出了德布罗意波的概念,揭示了物质粒子同样具有波动性。它通过薛定谔方程的介绍,让我看到了如何用数学语言来描述微观粒子的波动行为。我尤其欣赏教材在讲解不确定性原理时,所做的深入分析。它不仅仅是给出了数学表达式,而是通过解释测量过程对粒子状态的影响,让我能够理解为什么我们无法同时精确测量粒子的位置和动量。教材对量子态、量子叠加和量子测量等概念的阐述,都为我理解量子计算和量子信息等前沿领域打下了基础。虽然量子力学的内容相对抽象,但教材通过生动的比喻和大量的例题,例如原子能级的量子化、隧穿效应等,让我能够逐渐理解这些看似违反直觉的现象。这本书,无疑为我打开了通往奇妙的量子世界的大门,让我对微观粒子的神秘行为有了初步的认识。

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作为一名对基础科学充满热情的独立研究者,我一直在寻找一本能够提供系统性、前瞻性物理知识体系的读物。《物理学教程(第3版 下册)》恰好满足了我的需求。我特别欣赏它在热力学和统计物理部分的处理方式。教材从宏观的热力学定律入手,例如熵增原理,并深入剖析了其统计意义。它并没有停留在仅仅介绍卡诺循环等经典概念,而是通过大量实例,例如气体分子的运动、相变等,来阐述热力学定律的普适性。我尤其喜欢教材对微观粒子行为的统计描述,它巧妙地连接了宏观可观测的物理量与微观粒子的统计平均行为,例如玻尔兹曼分布的推导,让我能够理解为什么不同能量的粒子在达到热平衡时会有特定的分布规律。书中对统计系综(微观正则系综、正则系综、巨正则系综)的介绍,虽然初看起来有些抽象,但通过教材细致的讲解和与经典热力学联系的梳理,我逐渐理解了它们在描述不同宏观系统时的优势和适用范围。此外,教材对固体的热学性质,例如晶格振动和比热容的讲解,也为我理解材料的宏观性能提供了微观层面的解释。它让我看到了,即使是看似简单的热现象,其背后也蕴含着深刻的统计规律。这本书不仅仅是对知识的传递,更是一种思维方式的引导,它教会我如何从微观的粒子运动来理解宏观的物理现象,这对于我进行更深入的研究是至关重要的。

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我是一名对宇宙起源和演化充满好奇的业余天文学爱好者,一直想找到一本能够系统性地介绍天体物理基本概念的读物。《物理学教程(第3版 下册)》在这一方面给了我很大的帮助,尤其是在天体物理学基础的构建上。虽然它并非一本专门的天体物理学教材,但其中关于引力、辐射、能量守恒等基础物理原理的深入阐述,恰恰是理解天体现象的基石。教材对牛顿万有引力定律的详细讲解,以及在天体轨道力学中的应用,让我能够理解行星和恒星的运动规律。它解释了为何行星会围绕太阳运转,以及如何计算它们的轨道周期。我特别关注教材中关于辐射和能量的章节。对黑体辐射的介绍,以及斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律的推导,让我能够理解恒星的温度和光度之间的关系,这对于估算恒星的性质至关重要。教材中关于能量守恒和能量转换的讲解,也让我能够理解恒星内部的核聚变是如何产生能量的,以及能量是如何传递到宇宙空间的。此外,教材对波动现象的阐述,也让我能够理解从遥远天体发出的光和射电波是如何穿越时空到达地球的。虽然教材没有直接讨论黑洞、星系形成等更复杂的天体物理问题,但它所提供的扎实的物理基础,无疑为我进一步探索这些奥秘提供了重要的支撑。这本书,就像是通往浩瀚宇宙的一扇窗户,让我得以窥见宇宙运行的基本法则。

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作为一名对材料科学和凝聚态物理感兴趣的学生,我一直在寻找一本能够系统性地介绍固体物理基本概念的读物。《物理学教程(第3版 下册)》在这一方面给予了我很大的启发。我对书中关于晶体结构和晶格振动的讲解印象最为深刻。教材从晶体学基础入手,介绍了晶格、晶面、晶向等概念,并详细阐述了布拉维晶格和晶体对称性。这让我能够理解固体材料的微观结构是如何影响其宏观性质的。接着,教材引入了晶格振动的概念,并解释了声子是如何在晶格中传播的。它通过对德拜模型和德拜温度的介绍,让我能够理解固体的比热容是如何随温度变化的。我尤其欣赏教材对布里渊区和倒易点阵的讲解。这为理解固体中的电子行为,例如能带理论,提供了必不可少的数学工具。教材中对电子在晶体中的运动的初步介绍,虽然没有深入到量子力学的细节,但已经让我看到了电子的能带结构是如何决定材料的导电性的。此外,教材对固体的弹性性质的讲解,也为我理解材料的力学性能提供了微观层面的解释。它让我看到了,宏观的弹性模量是如何与晶格的性质联系起来的。这本书,无疑为我打开了通往固体世界的大门,让我对物质的微观结构及其宏观表现有了初步的认识。

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