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伯克利物理學教程(SI版第3卷波動學翻譯版)(精)

  • 作者：(美)F.S.克勞福德|責編:張金奎//李樂//任正一|譯者:盧鶴紱
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111515432
  • 出版日期：2015/11/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：509
人民幣：RMB 128 元      售價：元
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內容大鋼
    本書為「十三五」國家重點出版物出版規劃項目（世界名校名家基礎教育系列）。全書強調不同波動現象之間的相似性和類比性，著重闡述波動的基本概念以及這些概念之間的相互聯繫。書中還介紹了許多重要波動現象的實例，各章末附有大量習題和課外實驗，有助於讀者對有關概念深入理解。
    本書由盧鶴紱主持翻譯，參加翻譯工作的有史福庭、湯家鏞、朱夢熊、任熾剛、蘇汝鏗、吳治華、倪光炯、顧國慶、殷鵬程、錢毓敏、裘志洪等，盧鶴紱負責全書總校工作。湯家鏞對SI版做了補譯和更正。
    本書可作為高等院校物理學、應用物理學專業或其他理工科專業的教材或參考書，也可供相關科技人員參考。
作者介紹
(美)F.S.克勞福德|責編:張金奎//李樂//任正一|譯者:盧鶴紱
目錄
中譯本再版前言
「伯克利物理學教程」序
「伯克利物理學教程」原序（一）
「伯克利物理學教程」原序（二）
出版說明
前言
致謝
教學說明
第1章  簡單體系的自由振動
  1.1  引言
  1.2  一個自由度體系的自由振動
    術語
    回復力和慣性
    振動的行為
    ω2的物理意義
    阻尼振動
    例1：單擺
    例2：有質量的物體和彈簧——縱向
    振動
    例3：有質量的物體和彈簧——橫向
    振動
    玩具彈簧近似
    小振動近似
    例4：LC電路
  1.3  線性和疊加原理
    線性齊次方程
    初始條件的疊加
    線性非齊次方程
    例5：球面擺
  1.4  兩個自由度體系的自由振動
    一個模式的性質
    例6：簡單的球面擺
    例7：二維諧振子
    簡正坐標
    振動模式的系統求解法
    例8：兩個耦合的有質量物體的縱向
    振動
    例9：兩個耦合的有質量物體的橫向
    振動
    例10：兩個耦合的LC電路
  1.5  拍
    調製
    准諧振動
    例11：兩個音叉產生的拍
    平方律探測器
    例12：兩個可見光源之間的拍
    例13：兩個弱耦合的等同振子的簡
    正模式之間的拍
    特殊例子
  習題與課外實驗

第2章  多自由度體系的自由振動
  2.1  引言
    駐波即簡正模式
    串珠弦的模式
  2.2  連續弦的橫向模式
    縱振動與橫振動
    線偏振
    經典波動方程
    駐波
    波速
    邊界條件
    諧頻比
    波數
    色散關係
    實際鋼琴弦的色散關係
    非色散波與色散波
  2.3  連續弦的一般運動和傅里葉
    分析
    兩端固定的弦的運動
    兩端為零的函數的傅里葉級數
    z的周期函數的傅里葉分析
    求傅里葉係數
    傅里葉係數
    方波
    時間的周期函數的傅里葉分析
    鋼琴的和音
    其他邊界條件
    激發方式對音品的影響
    均勻弦模式形成完備函數系
    非均勻弦
    駐波的正弦形狀是均勻體系的
    標誌
    非均勻弦的模式形成完備函數系
    本征函數
  2.4  具有N個自由度的不連續體系的
    模式
    例1：串珠弦的橫振動
    運動方程
    簡正模式
    串珠弦的嚴格色散關係
    邊界條件
    連續或長波長極限
    實際鋼琴弦的色散關係
    例2：彈簧與有質量物體組成的
    體系的縱振動
    集總參量和分佈參量
    例3：玩具彈簧
    例4：LC網路
    a的意義
    色散關係的其他形式

    雙縫干涉圖樣
    同相振動源
    異相振動源
    近θ=0°處的干涉圖樣
    能量守恆
    一加一等於四
    一加一等於零
  9.3  兩個獨立源之間的干涉
    獨立源和相干時間
    「不相干」和干涉
    布朗和特威斯實驗
  9.4  一個「點」光源能有多大？
    經典點源
    簡單的擴展源
    相干條件
  9.5  一個「束」行波的角寬度
    波束的角寬度是受衍射限制的
    一個波束是一干涉極大
    束的角寬度
    應用：激光束與手電筒光束的
    對照
  9.6  衍射和惠更斯原理
    干涉和衍射之間的區別
    一個不透明的屏是怎樣工作的
    亮的和黑的不透明屏
    不透明屏上一個洞的影響
    惠更斯原理
    用惠更斯作圖法對單縫衍射圖樣的計算
    單縫衍射圖樣
    受衍射限制的束的角寬度
    人眼的角分辨
    瑞利判據
    術語：夫琅禾費衍射和菲涅耳
    衍射
    相干源橫向空間依賴關係的傅里葉
    分析
    傅里葉分析的重要結果
    兩個寬縫的衍射圖樣
    多個全同的平行寬縫的衍射圖樣
    多縫干涉圖樣
    主極大、中心極大、白光源
    主極大的角寬度
    透射型衍射光柵
    不透明障礙物所致的衍射
    陰影能擴展到下游多遠？
  9.7  幾何光學
    鏡式反射
    來自-規則線陣的非鏡式反射
    點漂在一個鏡子內的像——虛源和實源
    折射-斯涅耳定律-費馬原理

    橢球面鏡
    凹拋物面鏡
    凹球面鏡
    球面像差
    近法線入射在薄玻璃稜鏡上的光線的偏轉
    稜鏡的色散
    用薄透鏡使旁軸光線聚焦
    有一個焦點的必要條件
    透鏡製造者的公式
    焦平面
    點物的實點像
    薄透鏡公式
    橫向放大率
    會聚透鏡
    虛像
    發散透鏡
    以屈光度為單位的透鏡曲率
    簡易放大鏡
    針孔放大鏡
    你是否把物體看顛倒了？
    瞳孔練習
    望遠鏡
    顯微鏡
    厚的球面透鏡或圓柱面透鏡
    在單個球面上的偏轉
    列文虎克顯微鏡
    蘇格蘭岩反向反射器
  習題與課外實驗
    補充論題
    1.弱耦合全同諧振子的「微觀
    例子
    氨分子
    中性K介子
    2.德布羅意波的色散關係
    箱中的電子
    駐波的形狀像小提琴弦的形狀
    駐波頻率不同於小提琴弦的頻率
    不均勻介質
    3.粒子穿透到空間上的一個
    「經典禁戒」區域
    與耦合擺的類比
    4.德布羅意波的相速度和群速度
    5.德布羅意波的波動方程
    6.一個一維「原子」的電磁輻射
    為什麼輻射頻率等於拍頻
    7.時間相干和光學拍
    8.天空為什麼是亮的？
    9.物質介質中的電磁波
    麥克斯韋方程
    線性各向同性介質

    靜場的χ、χm、ε和μ的定義
    與時間有關的場的電極化率和
    磁化率
    線性各向同性介質的簡單模型
    在麥克斯韋方程中使用復量
    複數的電極化率
    複數介電常數
    線性各向同性介質的簡單模型的
    複數介電常數
    線性各向同性介質的麥克斯韋
    方程
    中性均勻線性各向同性介質的
    麥克斯韋方程
    波動方程
    復折射率
    平面波解
    沿z方向傳播的平面波
    平面波中E和B的關係
    復折射率的數值示例
    平面波的反射和透射
    z＝0處的邊界條件
    例子：導體色散關係的簡單模型
    「純電阻」頻率區域
    情況1：「疏電阻介質」
    情況2：「密電阻介質」
    純彈性頻率區域
    情況1：色散頻率區域
    情況2：波抗性頻率區域
    導體性質綜述
    應用：固體銀
    應用：石墨
附錄
  1.泰勒級數
  2.常用級數
    sinx和cosx
    指數eax
    sinhx和coshx
    含有指數的一些關係
    tanx
    二項式級數（1+x）n
  3.簡諧函數的疊加
  4.矢量恆等式
    補充閱讀
    重要常數
    常用恆等式
    SI詞頭
    電磁波譜
索引

    例5：耦合擺
    例6：等離子體振蕩
    特殊例子
  習題與課外實驗
第3章  受迫振蕩
  3.1  引言
  3.2  有阻尼的、由外力驅動的一維
    諧振子
    自由振蕩的瞬態衰減
    諧驅動力作用下的穩態振蕩
    吸收振幅和彈性振幅
    共振
    例1：硬紙板管的衰減時間
    彈性振幅的頻率依賴性
    其他「共振曲線」
    瞬態受迫振蕩
    原先沒有擾動的振子
    情況1：驅動頻率等於自然振蕩
    頻率
    情況2：零阻尼和無休止的拍
    情況3：瞬態拍
    共振形狀的定性探討
  3.3  兩個自由度體系的共振
    例2：雙耦合擺的受迫振蕩
    每一種模式的行為都像一個被驅動
    的振子
    每一部分的運動都看作各種驅動
    模式的疊加
    多個耦合擺體系的受迫振蕩
  3.4  濾波器
    例3：用雙耦合擺作為機械
    濾波器
    高頻截止
    低頻截止
    術語
    例4：機械帶通濾波器
    例5：機械低通濾波器
    例6：電學帶通濾波器
    例7：電學低通濾波器
    例8：用於直流電源的低通
    濾波器
  3.5  具有多個自由度的閉合體系的
    受迫振蕩
    忽略阻尼
    運動部分的相對相位
    例9：耦合擺
    連續近似
    克萊因戈爾登波動方程
    ω2＞ω20：正弦波
    ω2＜ω20：指數波

    用耦合擺作為高通濾波器
    指數波的術語
    色散關係
    色散性介質或波抗性介質
    例10：電離層
    波透入波抗性區域
    共振
    束縛模式
    耦合擺體系受迫振蕩的精確解
    色散性頻率範圍
    較低的波抗性範圍
    較高的波抗性範圍
  習題與課外實驗
第4章  行波
  4.1  引言
    開放體系
    振幅關係
    相位關係
  4.2  一維諧行波和相速度
    相速度
    行波和駐波有相同的色散關係嗎？
    耦合擺線性列陣的色散律
    正弦行波
    開放體系中的指數波
    指數式鋸齒波
    色散正弦波和非色散正弦波
    波抗性的指數波
    例1：串珠弦上的橫波
    例2：串珠弦上的縱波
    聲音的相速度——牛頓模型
    修正牛頓的錯誤
    例3：地球電離層中的電磁波及
    超過c的相速度
    例4：傳輸線——低通濾波器
    這種低通傳輸線的相速度能
    超過c嗎？
    直平行傳輸線組的相速度
    例5：平行板傳輸線
  4.3  折射率和色散
  表4.1  幾種常用材料的折射率
    折射率隨顏色的變化——色散
    折射和斯涅耳定律
    玻璃的色散
  表4.2  玻璃折射率的色散
    為什麼折射率隨頻率而變化？
    例6：「玻璃分子」的簡單模型
    大於c的相速度
    指數波——波抗性頻率範圍
    例7：電離層的色散
    低頻截止頻率的定性解釋

    在色散頻率範圍內折射率的定性
    討論
    術語：為什麼我們總是考慮E而
    忽略B？
  4.4  阻抗和能通量
    例8：連續弦上的橫向行駛
    特性阻抗
    發送器輸出功率
    由行波輸送的能量
    例9：彈簧上縱波的輻射
    例10：聲波
    標準聲強
    術語：分貝
    應用：引起痛苦的聲強的方均根
    計示壓強
    應用：引起痛苦的響聲振幅
    應用：勉強可聽到的聲音的振幅
    應用：典型高保真度揚聲器的聲頻
    輸出
    應用：兩個接近於令人感到痛苦的
    聲音的疊加
    例11：低通傳輸線上的行波
    例12：平行板傳輸線
    透明介質中的平面電磁波
    無界真空中的平面電磁波
    應用：求出太陽常數
    電磁輻射能流通量的測量
    可見光的標準強度——燭光
    表面亮度
    為什麼當月亮靠近時看起來並沒有
    更亮一些？
    照度——英尺燭光
  表4.3  表面亮度
    應用：40W燈泡和月亮的比較
    應用：人造衛星月鏡
  習題與課外實驗
第5章  反射
  5.1  引言
  5.2  理想的終止
    例1：連續弦
    阻抗匹配
    分佈負載
    例2：平行板傳輸線
    單位面積的電阻
    自由空間布
    長直且平行的波
    自由空間中平面波的終止
    理想終止的其他方法
  5.3  反射和透射
    連續弦

    失配的負載阻抗怎樣引起反射
    反射係數
    回復力和位移有符號相反的反射
    色散介質界面上的反射
    色散介質界面上的透射
    邊界條件和連續性
    振幅透射係數
    情況1：理想阻抗匹配
    情況2：無限大的曳力
    情況3：零曳力
    正弦波的一般形式
    例3：聲波的反射
    封閉端
    開放端
    開管的有效長度
    例4：傳輸線中的反射
    例5：短路端——零阻抗
    例6：開路端——無限大阻抗
    平行板傳輸線
    場的反射係數
    例7：在ε有間斷的傳輸線中的
    反射
    例8：可見光的反射
  5.4  兩個透明介質之間的阻抗
    匹配
    不反射層
    小反射近似
    不反射層的解
    例9：光阻抗匹配
    漸變截面
    例10：指數喇叭
    例11：漸變折射率
  5.5  在薄膜內的反射
    干涉條紋
    例12：為什麼第一干涉條紋是白的（課外實驗）？
    最漂亮的干涉條紋
    干涉條紋強度的表達式
    一加一等於四？
    例13：  顯微鏡承物片中的法布里
    珀羅干涉條紋
  習題與課外實驗
第6章  調製、脈衝和波包
  6.1  引言
  6.2  群速度
    調製負載信號
    兩個簡諧振動疊加給出調幅的
    振蕩
    兩個正弦行波疊加給出調幅的
    行波
    調製速度

    群速度
    例1：調幅無線電波
    旁帶
    帶寬
    「音樂」以群速度行進
    例2：真空中的電磁輻射
    例3：其他非色散波
    例4：電離層中的電磁波
    例5：水上表面波
  表6.1  深水波
    應用
  6.3  脈衝
    轉動矢量圖
    構造一個脈衝
    脈衝期間
    帶寬時間間隔乘積
    敲打鋼琴
    有限期間內的簡諧振動
    例6：電視帶寬
    例7：可見光廣播
    「方」形頻譜所產生的脈衝ψ（t）
    的精確解
    傅里葉積分
    傅里葉頻譜
    行進波包
    長度與波數帶寬的乘積
    波包隨時間的擴散
    水中的波包
  6.4  脈衝的傅里葉分析
    有限期間的脈衝
    從傅里葉求和到傅里葉積分
    傅里葉積分
    應用：方形頻譜
    應用：在時間上的方形脈衝
    用鋼琴對拍手進行傅里葉分析
    時間的δ函數
    應用：阻尼諧振子——自然線寬
    自由衰變與受迫振蕩的比較
    洛倫茲譜線形狀——對共振曲線的
    聯繫
    自然頻率和頻率寬度的測量
  6.5  行進波包的傅里葉分析
    在均勻色散介質中的行波
    非色散波（特殊情況）
    非色散波和經典波動方程
    保持形狀的波滿足經典波動方程
  習題與課外實驗
第7章  二維和三維的波
  7.1  引言
  7.2  簡諧平面波和傳播矢量

    傳播矢量
    為什麼沒有波長矢量？
    等相面
    相速度
    三維色散關係
    情況1：真空中的電磁波
    情況2：色散介質中的電磁波
    情況3：電離層中的電磁波
    駐波
    行波和駐波的混合
    三維波動方程和經典波動方程
    情況1：真空中的電磁波
    情況2：均勻色散介質中的
    電磁波
    情況3：電離層中的電磁波
    例1：矩形波導中的電磁波
    低頻截止頻率
    波導截止頻率的物理來源
    交叉行波
    相速度、群速度和c
    例2：光從玻璃入射到空氣的
    反射和透射
    全內反射的臨界角
    斯涅耳定律
    全內反射
    光的勢壘穿透
  7.3  水波
    直波
    理想水的性質
    水駐波
    容器壁上的邊界條件
    水平運動和垂直運動之間的關係
    底部邊界條件
    深水波
    淺水波
    重力水波的色散關係
    表面張力波
    行進水波
  7.4  電磁波
    真空中的麥克斯韋方程
    真空中電磁波的經典波動方程
    真空中的電磁平面波
    電磁平面波是橫波
    Ex和By的耦合
    線偏振和橢圓偏振
    簡諧行波
    簡諧駐波
    平面波中的能流通量
    坡印亭矢量
    行波中的能量密度和能流通量

    駐波中的能量密度和能流通量
    平面行波中的線性動量流通量——輻射壓力
    平面行波中的角動量
    均勻介質中的電磁波
  7.5  點電荷的輻射
    有源項的麥克斯韋方程
    高斯定理和E的通量守恆
    電荷運動
    輻射場
    推廣到任意的（非相對論性）點
    電荷
    避免「重疊」
    一旦E知道了，B也就知道了
    點電荷輻射的能量
    在所有方向發射的總瞬時功率
    輻射功率的著名公式
    輻射和「近區」場
    立體角的定義
    輻射到一個微分立體角dΩ中的
    功率
    電偶極輻射
    原子發射光的自然線寬度
    為什麼天空是藍色的？
    藍天定律
    散射積分截面
    經典湯姆孫散射截面
  習題與課外實驗
第8章  偏振
  8.1  引言
  8.2  偏振態的描寫
    橫波的偏振
    有效點電荷
    線偏振
    線偏振駐波
    線偏振行波
    圓偏振
    圓偏振駐波
    圓偏振行波
    圓偏振行波手征的規定
    橫偏振態的性質
    一般橫偏振——橢圓偏振
    複數記法
    複數波函數和複數振幅
    正交歸一波函數
    用複數表示的對時間求平均的能流
    通量
    偏振光的其他完備表示
    圓偏振表示
  8.3  偏振橫波的產生
    通過選擇發射產生偏振

    通過選擇吸收產生偏振
    導線束
    偏振片
    理想偏振鏡——馬呂斯定律
    單一散射引起的偏振
    通過多次散射消除偏振性
    通過鏡面反射引起的偏振——布儒斯特角
    鏡面反射光的相位關係
    鏡面反射光的強度關係
    用於激光器的布儒斯特窗
    虹的偏振
  8.4  雙摺射
    塞璐玢
    延遲板的慢軸和快軸
    相對相位延遲
    四分之一波片
    延遲板的性質
  表8.1  某些單軸晶體及其
    折射率
    旋光性
    巴斯德的第一個偉大發現
    金屬反射
  8.5  帶寬度、相干時間及偏振
    發射偏振輻射的經典原子
    偏振態的持續時間
    相干時間
    非偏振輻射的定義
    偏振的測量
    測量時間
    四個常數的測量
    圓起偏振鏡
    四分之一波片和半波片
    非偏振光
    部分偏振
  習題與課外實驗
第9章  干涉和衍射
  9.1  引言
  9.2  兩個相干點源之間的干涉
    相干源
    相長和相消干涉
    干涉圖樣
    近場和遠場
    近和遠之間的「邊界」
    用一個會聚透鏡來得到遠場干涉
    圖樣
    遠場干涉圖樣
    主極大
    由路程差產生的相對相位
    「平均」行波
    光子通量

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