世界第一简单物理光、声、波篇 pdf epub mobi txt 电子书下载 2024

图书介绍

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著者

出版者出版社：世茂订阅出版社新书快讯新功能介绍

翻译者译者：卫宫纮

出版日期出版日期：2016/11/02

语言语言：繁体中文

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发表于2024-11-15

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图书描述

了解波动
让你从高中到大学
轻松征服物理！

　　从波动的基本知识，
　　到光波、音波，
　　进而了解何谓「都卜勒效应」！

　　万物皆是波？
　　而且光兼具波与粒子的性质？
　　纵波与横波如何用图形表示？
　　波的图形与函数有何关系？
　　从振动、介质、折射、镜像……到微分，
　　一起来探究有趣的物理学吧！

　　包括基础与进阶知识，
　　陪你从高中理组，
　　一直到大学物理相关科系的最佳学习书！

　　国立台湾师范大学物理系副教授陆亭桦审订

著者信息

作者简介

新田英雄

　　1987年早稻田大学研究所理工学研究科博士课程修毕
　　专攻理论物理学、物理教育
　　现今东京学艺大学教育学系教授理学博士

　　主要日文着作：
　　《物理与特殊函数—入门研究课程》（共立出版）
　　《用Excel学电磁学》（合着・欧姆社）
　　《用Excel学量子力学》（合着・欧姆社）
　　《世界第一简单物理「力学篇」》（欧姆社）

　　译作：
　　《相对论》（Stannard着，新田英雄译，丸善出版）

审订者简介

陆亭桦

　　现职：国立台湾师范大学物理系副教授
　　学历：国立交通大学电子物理系学士、国立交通大学电子物理系博士
　　经历：国立交通大学博士后研究员、国立台湾师范大学物理系助理教授
　　授课科目：光学、光电工程导论、光电技术
　　研究方面：雷射物理

译者简介

卫宫纮

　　清华大学原子科学院学士班。自由译者，译作有《上司完全使用手册》（东贩）、《超慢跑入门》（商周）、《男人懂了这些更成功》（潮客风）、《世界第一简单电力系统》（世茂）……等。

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图书目录

前言
序曲1

第1章光9
1. 光的直进与反射10
如何用镜子映照全身15
2. 光的折射16
3. 透镜与像22
凸透镜的成像28
4. 光的色散29
补充
光学史32
光散射的机制32
光的吸收与透明、不透明34
太阳光的温暖35
反射定律35
外面的亮度与窗户上的反射36
光的速度与折射率37
折射定律38
薄透镜公式39
光的色散41
进阶补充
彩虹的形成42

第2章波45
1. 波的基础知识47
2. 波的干涉67
补充
「位置－位移」图形和「时间－位移」图形的关系76
波的反射77
进阶补充
运动方程式79
简谐运动与sin函数81
正弦波的数学式和图形83
驻波85
深入补充
以微分表示运动方程式87
运动方程式与简谐运动87
波动方程式88
横波的波动方程式91
纵波的速度与杨氏系数92
波动方程式的解93
重叠原理与波动方程式94
延伸问题95

第3章声97
1. 声波的基本99
2. 声波的传递方式108
各种乐器的「时间－位移」图形115
3. 声波的驻波119
拍音130
补充
气柱的空气振动134
声音的速度（声速） 137
弦的横波速度137
音阶137
进阶补充
声速的公式140
音色与声波的重叠141
开口端的修正143
深入补充
声波的波动方程式143
声速公式的推导146
气体的位移和密度变化的关系147

第4章都卜勒效应149
1. 声源移动时听到的声音151
声源移动的都卜勒效应公式156
2. 观测者移动所听到的声音159
观测者移动的都卜勒效应公式163
补充
声源和观测者一起移动的都卜勒效应169
进阶补充
斜向的都卜勒效应174
光的都卜勒效应176
震波176

第5章光波179
1. 波的干涉和绕射181
波相互增强与弱化的数学式187
2. 粒子与波191
绕射光栅所产生的干涉201
3. 万物皆是波205
补充
波的能量与强度211
电磁波的传递媒介是什么？ 211
进阶补充
球面波212
球面波的干涉213
粒子性与波动性214
深入补充
波能量的公式215
正弦波的能量216
附录A 单位
基本单位与导出单位217
倍数的表示记号与名称218
分贝219
附录B 数学的补遗
泰勒展开220
延伸问题（p.95）的解答222
索引227

图书序言

光学史

对我们来说，光非常重要。光是什么呢？光的特性是什么？为什么我们可以看到东西？诸如此类的疑问，从很久以前就是人类探究的议题。举例来说，古希腊哲学家认为，是因为人的眼睛射出光线照到物体，我们才得以看见物体（现在人们已经了解，眼睛接收来自物体的光，经由大脑处理，我们才得以看见物体。但是，大脑影像处理的具体机制，目前还在研究中）。

一开始，光学先从几何学的角度探讨光线的特性。然后，随着人们对光的了解越来越深入，「光是粒子」的学说（光的粒子说）与「光是波」的学说（光的波动说）长年争论不休。后来科学家发现了光的干涉，这是光波才有办法解释的现象，所以最后是由波动说赢得胜利。而且科学家证明了光是电磁波，带有电力和磁力。这会在第5 章进行说明，第1 章是利用光线来说明光的特性。

光散射的机制

请想像什么都没有的真空状态。光可以在真空中行进，因此，太阳系外面的遥远星星所发出的光，可以抵达地球，让我们看见。在没有任何物质的真空中行进时，光是直线前进的（严格来讲，受到星星等重力源影响，空间会发生扭曲，而光是沿着空间的扭曲前进的，并非笔直地前进。但是，除非是黑洞等超强的重力源，否则光的扭曲很微小，星光几乎可以说是直线前进的）。

那么，光什么时候会转变方向呢？答案是碰到物体的时候。物质是由原子构成，而原子则是由带正电的原子核，以及带负电的电子所组成。另一方面，光是一种电磁波。电磁波具备电力和磁力。由于电力的性质，电磁波碰撞到原子时，原子的电子会得到电磁波的能量，产生振动*1。接着，根据「振动的电荷会放射电磁波」的电磁学定律，电子又会产生电磁波，往原子的四周放射出去（图1）。由这一连串的现象可知，当电磁波射入原子，原子会向四周放射电磁波。这就是电磁波与光散射的基本机制。

如同前文的说明，光照到物体会产生反射、散射，以微观的角度来看，原子内的电子是光散射的原因。另外，金属会散发金属光泽，就是因为金属内自由移动的电子（自由电子）所产生的散射。

光的吸收与透明、不透明

照到物体的光，一部分会反射，剩下的则进入物体内部。反射光与被吸收的光，这两者的比例会因物质的种类、光照到物体表面的角度（入射角）而异。