《伯克利物理学教程》中译本自上世纪七十年代印行以来已过去三十多年。然而,即便如此,时至今日国内高校从事物理教学的教师和选修基础物理课程的学生乃至研究生仍然感觉,由于本教程独具匠心的内容编排体系,作为一家之言,无论是对基础物理的教、学还是应用,以及对从事相关的研究工作而言,《伯克利物理学教程》依旧不失为一部极有阅读、参考价值的优秀教程。令人遗憾的是,由于诸多历史原因,曾经风靡一时的《伯克利物理学教程》如今在市面上已难觅其踪影,加之原版本以英制单位为主,使其进一步的普及受到一定制约。而近几年,国外陆续推出了该套教程的新版本——SI版(国际单位制版)。在此背景下,机械工业出版社决定重新正式引进本套教程,继2014年推出本教程的英文影印版后,再次委托复旦大学、北京大学和南开大学的教授承担翻译修订工作,推出了精装中译本(电磁学卷将于2017年出版),以飨读者!希望这部原汁原味的经典著作能满足物理教师的教学与研究之用!
本书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目。全书强调不同波动现象之间的相似性和类比性,着重阐述波动的基本概念以及这些概念之间的相互联系,书中还介绍了许多重要波动现象的实例。各章末附有大量习题和课外实验,有助于读者对有关概念深入理解。
Frank S.Crawford(1923-2003),毕业于加州大学伯克利分校,并在此工作至1991年退休。其研究领域涉及粒子物理、天文物理,以及日常生活中的物理现象等。
该教程编写的意图,是尽可能地反映近百年来物理学的巨大进展,按照当前物理学工作者在各个前沿领域所使用的方式来介绍物理学。该教程引入狭义相对论、量子物理学和统计物理学的概念,从较新的统一的观点来阐明物理学的基本原理,以适应现代科学技术发展对物理教学提出的要求。当年《伯克利物理学教程》的作者们以巨大的勇气和扎实深厚的学识做出了杰出的工作,直到今天,回顾《伯克利物理学教程》,我们仍然可以从中得到许多非常有益的启示。
——赵凯华 陆果
时至今日,无论是对基础物理的教、学还是应用,以及对从事相关的研究工作而言,“伯克利物理学教程” 依旧不失为一套极有阅读和参考价值的优秀教程。
——复旦大学 蒋平
我很高兴为这套“伯克利物理学教程” 作序,这是一项旨在反映过去百年来物理学巨大变革的本科阶段课程改革的大项目。这套教程得益于许多在前沿研究领域工作的物理学家的努力, 也有幸得到了国家科学基金会的资助。这套教程已经在加州大学伯克利分校的低年级物理课上成功试用了好几个学期, 它象征着教育方面的显著进展, 我希望今后能被极广泛地采用。(该系列教材首次出版时的背景)
——克拉克·克尔(加州大学伯克利分校前校长)
中译本再版前言
“伯克利物理学教程” 序
“伯克利物理学教程” 原序(一)
“伯克利物理学教程” 原序(二)
出版说明
前言
致谢
教学说明
第1 章 简单体系的自由振动……… 2
1.1 引言………………………………… 2
1.2 一个自由度体系的自由振动……… 3
术语…………………………………… 3
回复力和惯性………………………… 4
振动的行为…………………………… 4
ω2 的物理意义………………………… 4
阻尼振动……………………………… 4
例1: 单摆……………………………… 4
例2: 有质量的物体和弹簧———纵向
振动……………………………… 6
例3: 有质量的物体和弹簧———横向
振动……………………………… 7
玩具弹簧近似………………………… 8
小振动近似…………………………… 8
例4: LC 电路………………………… 10
1.3 线性和叠加原理………………… 11
线性齐次方程………………………… 11
初始条件的叠加……………………… 12
线性非齐次方程……………………… 13
例5: 球面摆………………………… 13
1.4 两个自由度体系的自由振动…… 14
一个模式的性质……………………… 14
例6: 简单的球面摆………………… 15
例7: 二维谐振子…………………… 15
简正坐标……………………………… 16
振动模式的系统求解法……………… 17
例8: 两个耦合的有质量物体的纵向
振动…………………………… 19
例9: 两个耦合的有质量物体的横向
振动…………………………… 21
例10: 两个耦合的LC 电路………… 23
1.5 拍………………………………… 24
调制…………………………………… 25
准谐振动……………………………… 25
例11: 两个音叉产生的拍…………… 26
平方律探测器………………………… 26
例12: 两个可见光源之间的拍……… 28
例13: 两个弱耦合的等同振子的简
正模式之间的拍……………… 28
特殊例子……………………………… 31
习题与课外实验………………………… 31
第2章 多自由度体的自由振动…
第3章 受迫振荡
第4章 行波
第5章 反射
第6章 调制、脉冲和波包
第7章 二维和三维的波
第8章 偏振
第9章 干涉和衍射 索引
教学说明
课程组织
行波有很大的美学上的魅力,从它开始似乎是很自然的。然而,尽管波动在美学和数学上是很美的,但是它在物理上却是相当复杂的,因为它涉及大量粒子之间的相互作用。既然我强调的是物理体系而不是数学,那么,我就先从最简单的物理体系开始,而不先讲最简单的波。
第1章简单体系的自由振动
首先,我们回顾一下一维谐振子的自由振动,强调惯性和回复力的物理特点,ω2的物理意义,以及对于一个实际体系,要得到简谐运动,振动的振幅不能太大。其次,我们考虑两个耦合振子的自由振动,并引入简正模式的概念。我们强调简正模式就像一个“扩展”的谐振子,它的所有部分都以相同频率和相位振动,并强调对于一个给定的简正模式,ω2的物理意义与一维振子的相同。
可省略的内容
在全书中,有一些物理体系反复出现,教师不必全都讨论,学生也不必全学。本章例2和例8都是质量和弹簧的纵向振动,分别是一个自由度(例2)和两个自由度(例8)的情况。在以后各章里,我们把这种体系推广到许多自由度和连续体系中去(经受纵向振动的橡皮绳和玩具弹簧),并把这种体系当作一个模型,以帮助理解声波。如果教师想省略声音这一部分,那么也可以从一开始略去一切纵向振动部分。同样,例4和例10分别为一个自由度与两个自由度的LC电路。在以后各章中,我们还要把这种电路推广到LC网络和连续传输线上去。因此,如果教师想省略传输线中电磁波的讨论,他可以从一开始就略去所有LC电路的例子。(他可以这样做而仍然能够透彻讨论电磁波,即从第7章起,用麦克斯韦方程讨论电磁波。)不要省略横向振动(例3和例9)。
课外实验
我们极力推荐课外实验1.24(盆水晃动模式)和有关的习题1.25(湖面波动),其目的是要让学生开始“自己动手”。课外实验1.8(两盒拴在一起的肉汤罐头)可以用来做一次很好的课堂演示。当然,你们也许已经有条件可以做一个这类的示范实验(耦合摆)。然而,甚至作为课堂示范,我仍然主张用玩具弹簧和肉汤罐头来作演示,虽然它们是简陋的,但这样做可以鼓励学生自己动手。
第2章多自由度体系的自由振动
我们把自由度数目从两个推广到很大数目,并求出在一根连续弦上的横向振动模式——驻波。我们定义k,并引进色散关系的概念,给出ω与k的函数关系。在2.3节中,我们利用弦的各种振动模式来导出周期函数的傅里叶分析。在2.4节中,我们给出了各种串有珠子的弹簧的严格色散关系。
……
这一卷专门研究波动学。这是一个广泛的课题。人人都知道许多涉及波动的自然现象,诸如水波、声波、光波、无线电波、地震波、德布罗意波以及其他各种波。而且仔细查阅一下任何物理学图书室的书架都会发现,对波动现象某一个方面的研究(譬如说水中的超声波)就可以占用整本的书或期刊,甚至可能吸引某个科学家的全部注意力。令人惊异的是,在这些狭窄研究领域之一工作的“专家”,通常能够相当容易地同其他一些被认为在与此无关的也被认为是狭窄的领域内工作的专家进行交流,为此他首先只需要学会对方的行话,学会他们所使用的单位(譬如,秒差距是什么意思?)以及哪些物理量是重要的,等等。的确,一旦他发现自己的兴趣有了改变,他就可以迅速地改行而成为新领域里的“专家”。这种情况之所以可能,是由于有一个明显的事实,即许多完全不一样的和表面上互不相干的物理现象,都可以用一系列共同的概念来描述,因而科学家之间具有共同的语言。在这些共同使用的概念中,有许多就暗含在波动这个词内。
本书的主要目的是阐述波动学的一些基本概念以及这些概念之间的相互联系。为了达到这个目的,本书是按照这些概念,而不是按照诸如声、光等可观察的自然现象来组织编写的。
另一个目的是要使读者熟悉许多重要而有趣的波动例子,从而具体地认识这些基本概念的普遍性及其广泛应用。所以,每当引进一个新概念后,就把它立即应用到许多不同的物理体系上加以说明,例如弦线、玩具弹簧、传输线、硬纸筒、光束等。与之相并列的另一种方法,是先用一个简单例子(例如拉紧的弦)引出这些有用的概念,然后再考虑其他有意义的物理体系。
通过选择彼此之间具有相似几何“外貌”的不同示例,我希望能鼓励学生去寻求不同的波动现象之间的相似性和类比性。我也希望能激发学生的勇气,当他们面对一些新现象时能够利用这些类比来“妄测”。类比法的利用常常会有众所周知的危险性,也可能隐藏着错误。但是,什么事情都会是这样。(把光猜测为可能“像是”类似果冻的“以太”中的机械波,曾经是一种非常有效的类比。它曾经帮助麦克斯韦得出他的著名方程组,并导出了一些重要的预言。有一些实验———特别是迈克尔逊和莫雷实验证明这种机械模型不可能完全正确,爱因斯坦于是指出了如何放弃这个模型而仍然保留下麦克斯韦方程组。爱因斯坦宁愿直接去推测这些方程组,这可以称为“纯粹的”导出法。现在大多数物理学家虽然仍然在利用类比法和模型来帮助导出一些新的方程,但他们在发表结果时通常只给出方程,而不给出利用类比和模型导出这些方程的过程。)
课外实验是本卷的重要组成部分,它们能够给学生带来乐趣和培养他们的洞察力,而这是从普通课堂演示和实验室实验得不到的,尽管课堂演示和实验室实验也同等重要。这些课外实验全都是“家庭物理学”类型的实验,只需要很少的甚至不需要特殊的设备。(只需要有一个光学工具箱。虽然手头可能没有音叉、玩具弹簧和硬纸筒等,但它们十分便宜,并不“特殊”。)这些实验确实是让学生在家里做的,不是在实验室里做的。其中的许多实验,叫做演示可能比叫做实验更确切些。
本书中讨论的每一个主要概念,都至少有一个课外实验加以演示。除了引用例子来说明概念外,课外实验还使学生有机会与一些物理现象直接“接触”。由于这些实验是在家里做的,这种接触是十分密切的,是从容不迫的。这一点很重要。在家里做实验没有伙伴帮忙,一切都必须自己动手;也没有指导教师向你解释演示的意义和结果,一切都要依靠自己。你可以按照自己的速度进行演示,想做多少次就可以做多少次。
课外实验有一个很宝贵的特点,那就是,如果你在晚上才想起你上星期做过的一个实验有不清楚的地方,那么十五分钟以后,你就能安排妥当重做一次实验。这一点很重要,因为在真正的实验工作中,从来没有一个人头一次就“把它搞对了”。事后的思考是成功的秘诀(还有一些别的因素)。对于学习来说,有害和有妨碍的事情,莫过于由于“实验设备已经拆掉了”或者由于“实验室已经关门”(或由于别的莫明其妙的理由)而不善于在实验以后继续进行思考。
最后,我还希望通过课外实验去培养学生具有我称之为的“对现象的鉴赏力”。我希望学生用自己的双手去创造出一个场面,能使他的眼睛、耳朵和头脑既感到新鲜、惊奇,又感到十分愉快……
这本书的排版,看起来非常规整,字里行间都透露着一种精心设计的痕迹。我购买这本书,主要是因为它被推荐为一本非常经典的物理学教材,尤其是在“波动学”这个领域。我一直对波动现象感到着迷,从声波的传播到光波的性质,再到量子力学中的波粒二象性,波动几乎贯穿了整个物理学。然而,要真正掌握这些概念,需要一个系统而严谨的学习过程。我希望这本书能够提供这样的学习路径,从最基本的波的定义和数学描述开始,逐步深入到复杂的波动方程和各种实际应用。我期待它能为我解答诸如“为什么光会发生干涉?”“声波是如何传播并携带信息的?”等问题。我希望这本书能帮助我培养一种物理直觉,让我能够更深刻地理解波动现象的本质,并能够将这些知识应用于解决实际问题。
评分这本书的索引部分,虽然我还没有仔细阅读,但从它在书本末尾的篇幅来看,预示着其内容的丰富程度。我购买这本书,是因为我曾经在许多物理学的讨论中听说过“伯克利物理学教程”的大名,它被认为是物理学本科教育的标杆。而“波动学”是物理学中一个基础且重要的分支,我希望能通过这本权威的教材来系统地学习。我期待这本书能够以一种清晰、有条理的方式,介绍波动学的基本原理,包括但不限于波的分类、波的方程、能量和动量的传播,以及各种波动现象,如干涉、衍射、散射等。我希望书中能够包含丰富的例题和习题,能够帮助我巩固所学知识,并能锻炼我的解题能力。我期待这本书能够为我打开一扇新的物理学之门,让我对波动现象有一个更深刻、更全面的认识。
评分这本书的封面图案,虽然不是那种特别花哨的设计,但却透露出一种简洁而又深刻的学术氛围。我购买这本书,是因为我一直对“波动”这一概念感到好奇。它似乎无处不在,从微观的粒子运动到宏观的天体运行,都与波动现象息息相关。然而,要真正理解波动背后的物理原理,却需要系统性的学习。我希望这本“伯克利物理学教程”能够帮助我建立起一个完整的知识体系。我特别期待它能在“波动学”这个部分,为我详细讲解波的产生、传播、叠加、衍射等基本概念。同时,我也希望它能为我提供一些关于非线性波动、混沌现象等更前沿的知识。我希望这本书能够不仅仅是知识的传授,更能激发我的思考,培养我独立解决问题的能力。我期待在阅读过程中,能够不断地产生新的疑问,并从书中找到解答,从而不断拓展我的物理学视野。
评分打开这本书,一股淡淡的油墨香扑鼻而来,这种传统印刷品的味道,总能带给我一种安心和专注的感觉。我购买这本“伯克利物理学教程(SI版)第3卷 波动学(精装翻译版)”,主要是被它在物理学界口碑的“硬通货”地位所吸引。我知道,能够成为经典教材的,往往都经过了时间的检验,其内容的严谨性和讲解的清晰度都是毋庸置疑的。我尤其对“波动学”这个主题充满兴趣,因为它涉及到我们生活中许多看似平常却又极其奇妙的现象,比如彩虹的形成、声音的传播,甚至现代通信技术都离不开对波动的理解。我希望这本书能够从最根本的原理出发,逐步深入,为我揭示这些现象背后的物理机制。我期待能够看到作者们是如何将数学语言转化为生动的物理图像,如何引导我去思考那些抽象的数学公式背后的物理意义。这种学习过程,对我来说,是一种智力的挑战,更是一种精神的享受。
评分这本书的纸张触感,让我觉得非常舒服,有一种厚实而又略带韧性的感觉,不像一些速成类的书籍那样轻飘飘的。我买这本书,主要是想系统地梳理一下我对波动的理解。有时候,我们在课堂上或者从零散的资料中学到的知识,会显得比较碎片化,缺乏一个整体的框架。而我深知,物理学的发展,往往就是建立在对基本概念的深刻理解和灵活运用之上的。这本书的“波动学”部分,我期望它能够为我构建起一个扎实的知识体系。我想要了解,作者们是如何将光学的波动性、声学的波动性,甚至更抽象的量子力学中的“波”联系起来的。我想知道,他们是如何引导读者从宏观现象过渡到微观粒子行为的。这种循序渐进的讲解方式,以及可能包含的丰富例子和思考题,都是我非常期待的。我希望这本书能够成为我物理学学习道路上的一位良师益友,在关键时刻给予我启发和指引,帮助我拨开迷雾,看到更清晰的物理世界。
评分这本书的封面设计就足够让人眼前一亮,那种低调而又充满学术气息的蓝灰色调,搭配上烫金的书名,立刻就传达出一种沉甸甸的知识感。拿到手里,厚实的精装本让人感到一种实在的可靠,翻开书页,那种微微泛黄的纸张质感,印刷清晰的字体,都让人回想起那些在图书馆里埋头苦读的时光。虽然我刚开始接触这本书,但仅仅是触碰,就已经能感受到它背后蕴含的深厚学问。作者们在物理学领域有着怎样的思考?他们是如何将那些抽象的波动概念,以一种系统而又严谨的方式呈现给读者的?这些问题在我翻阅目录时就已经开始在脑海中盘旋。特别是“波动学”这个章节,它本身就是一个充满魅力的领域,从最简单的声波、光波,到更复杂的量子力学中的波粒二象性,波动无处不在,影响着我们对世界的认知。我迫不及待地想要深入其中,去理解那些数学公式背后的物理意义,去领略作者们如何将这些复杂的理论娓娓道来。这本书不仅仅是一本教材,它更像是一扇通往物理世界奇妙景象的大门,而我,正准备迈出那第一步,怀揣着无比的好奇和期待。
评分这本书的书脊设计,与其说是一种装饰,不如说是一种宣言。那种经典的图书馆风格,配合上作者的名字,仿佛在宣告着它在物理学教育界的重要地位。我购买这本书,更多的是出于一种对经典的追求。我知道伯克利物理学教程在国际上享有盛誉,它不仅仅是知识的堆砌,更是对物理学思维方式的培养。尤其是在“波动学”这个部分,如何将那些抽象的数学模型与真实的物理现象联系起来,一直是许多学生面临的挑战。我希望这本书能够提供一种清晰的路径,帮助我理解从傅里叶分析到惠更斯原理,再到干涉、衍射等一系列核心概念。我曾经在其他教材中接触过这些内容,但总感觉缺少一种贯穿始终的逻辑链条,或者是在某些关键环节上的解释不够深入。我希望这本精装翻译版能够填补这些空白,用更贴近我们理解的方式,去阐述这些深邃的物理原理。这种期待,不仅是对知识本身的渴求,更是对一种更高级的、更具启发性的学习体验的向往。
评分这本书的封底简介,虽然篇幅不长,但几个关键词已经足够引起我的兴趣。“伯克利物理学教程”本身就代表着一种严谨和权威,“波动学”更是物理学中一个至关重要且充满魅力的分支。我购买这本书,是希望能够深入理解波动现象背后的数学和物理原理。我曾经在其他地方接触过一些波动学的概念,但总是觉得不够系统,或者在某些关键的推导上不够清晰。我希望这本书能够提供一个更完整、更深入的讲解,帮助我理解从简谐振动到波的传播,再到更复杂的衍射和干涉现象。我特别希望作者们能够运用清晰的图示和深入浅出的语言,将那些抽象的数学公式转化为直观的物理图像。这种学习方式,对我来说,比单纯的记忆公式更为重要。我期待这本书能够成为我物理学学习道路上的一个重要里程碑,帮助我跨越到更高的认知层面。
评分这本书的翻译质量,对我来说非常重要,因为我希望能够最大限度地理解原著的精髓。我购买这本“伯克利物理学教程(SI版)第3卷 波动学(精装翻译版)”,主要是看中了其在物理教育领域的声誉。我知道“伯克利物理学教程”系列以其深入浅出的讲解和严谨的学术风格而闻名。而“波动学”作为该系列中的重要一卷,我期待它能够为我提供一个全面而深刻的视角来理解波动现象。我想要了解,从基本的波的方程到更复杂的波的叠加和衍射,这本书是如何一步步引导读者建立起完整的知识体系的。我特别希望它能帮助我理解那些看似抽象的数学概念是如何与实际的物理世界相联系的。我希望这本书不仅仅是一本教科书,更是一次与物理学大师的思想对话,一次智力的探索之旅。
评分这本书的装订非常牢固,拿在手里很有分量,预示着它是一部值得认真对待的著作。我选择购买这本书,很大程度上是因为它被认为是“SI版”。这意味着它遵循的是国际单位制,这对于进行严谨的物理学计算和理论推导至关重要。我在学习过程中,曾经遇到过因为单位制不统一而导致的错误,这让我深感标准化的重要性。而“波动学”作为物理学的一个重要分支,涉及到大量的量纲分析和单位换算,一个清晰、统一的单位体系能够极大地降低学习的难度和出错的概率。我希望这本书能够提供清晰的单位标注,并且在推导过程中保持严格的SI单位制。这种严谨性,是我在学术研究中最看重的方面之一。我期待这本书能够帮助我建立起对波动现象的精确、定量的理解,从而为我将来更深入的物理学研究打下坚实的基础。
评分大品牌,品质没得说了,碰上了这优惠。以前用过,品质还可以。
评分搞活动买的,算是比较划算
评分非常经典的一套物理学丛书,值得学习
评分经典物理教材,值得收藏。
评分好书,下次还买
评分印刷质量很好,内容也不错
评分伯克利物理学教程是世界著名的物理学基础教程,是一套非常优秀的物理入门教程,物流也很快,值得一读。
评分东西不错,精装书,带塑料纸包装,很好
评分还不错........
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