观念物理4：声学‧光学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Paul G. Hewitt

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• 光
• 声音

　　想知道蚊子为什么会发出恼人的嗡嗡声？
　　为什么能用超声波看妈妈肚子里的小baby？
　　太阳眼镜为什么能抵挡强光？
　　浪花为什么是白色的？
　　北极熊为什么不怕极地的严寒气候？
　　夜空里的星星为什么会一闪一闪？

　　我们的四周充满了波与振动，
　　我们所听见的声音以及所看见的光线，都是波动的一种，
　　就连五彩缤纷的颜色，也与光的反射、折射等现象息息相关。

　　想想看，要是没有声波与光波，
　　要是光速在所有介质里传播得一样快，
　　我们的世界就不是这么多彩绚烂，我们就看不到彩虹，
　　甚至看不到蓝蓝的天、白白的云；
　　要是一直没有人了解这些波动的性质，研究声与光的种种现象，
　　我们今天就不会有望远镜、显微镜、雷射、光纤、
　　超音速飞机、广播通讯、CD唱盘等有用的东西了。

　　《观念物理4》邀请你带着轻松的心情，抛开公式，
　　亲身体会妙用无穷的波动原理！

读者好评

　　作者休伊特是教学很用心的好老师，
　　我的物理基本观念很薄弱，
　　更需要这种讲解清晰的书来帮我建立观念。

　　这不只是一套能帮助学生考试高分的参考书，
　　更是一套可以刺激头脑思考的优秀科普书。

　　建议用班费购买一套放在班上，大家轮流看；
　　或是请老师建议学校图书馆，多买几套吧。

好的，这里有一份图书简介，内容涵盖了物理学中除“声学”和“光学”以外的关键领域，重点放在其他重要的分支学科，旨在全面介绍经典物理学的其他核心内容。 --- 图书名称：观念物理5：力学、热力学与电磁学 副标题：从宏观运动到微观相互作用的基石 内容提要： 《观念物理5：力学、热力学与电磁学》是一部系统而深入的物理学著作，旨在为读者构建一个完整的经典物理学图景。本书摒弃了对声学和光学的深入探讨，而是将焦点集中于物理学的另外三大支柱：牛顿力学、热力学与统计物理，以及经典电磁学。本书致力于揭示这些学科背后的基本原理、核心概念及其相互联系，探讨物理定律如何从最基础的假设出发，解释我们日常所见的宏观现象与能量转换规律。 第一部分：牛顿力学的精粹与扩展 (Mechanics) 本部分是全书的基石，旨在复习并深化读者对经典力学的理解。我们从伽利略的相对性原理和牛顿运动定律出发，构建起描述物体运动的数学框架。重点不在于机械波（声波），而是集中于系统的动力学行为。 我们将详细剖析动量、角动量及其守恒定律，探讨这些量在理解复杂系统运动中的核心作用。例如，如何利用角动量守恒解释行星轨道、陀螺的进动等宏观现象。 此外，本部分将深入探讨功与能的概念，构建机械能的概念体系。我们将详细阐述保守力和非保守力，以及如何利用能量原理来解决那些仅依靠力学方程难以处理的复杂问题。拉格朗日力学和哈密顿力学作为分析力学的工具，也将被引入，展示如何通过最小作用量原理构建更优美、更普适的运动方程，为后续量子力学和场论奠定基础。本部分的内容聚焦于物体的位置、速度、力和场，完全避开了对波动的具体分析。 第二部分：热力学与统计物理的宏观与微观桥梁 (Thermodynamics and Statistical Physics) 热力学是研究能量转换和物质宏观性质的科学，它与光学和声学中的波动行为截然不同，主要关注于宏观系统中的统计规律。 本书将从热力学三大定律开始：从零定律确立温度的概念，到第一定律（能量守恒在热现象中的体现），再到第二定律（熵增原理的深刻内涵）。我们将详细讨论热力学过程（等温、绝热、等压等）、卡诺循环的理论极限，以及熵的统计学解释——玻尔兹曼关系。 统计物理部分则扮演了微观与宏观之间的桥梁角色。我们探讨如何用大量粒子（如气体分子）的微观运动来推导宏观的热力学量，如压强、温度和内能。重点将放在理想气体模型、麦克斯韦-玻尔兹曼分布上，解释气体分子速度的统计分布。我们还会介绍玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计，它们是理解固体中电子行为和低温物理现象的关键，这些内容与声学和光学现象的产生机理有着本质的区别。 第三部分：经典电磁学的统一场论 (Classical Electromagnetism) 电磁学是物理学中最具统一性的理论之一，它描述了电荷、电流与电磁场之间的相互作用。本部分完全聚焦于电场、磁场以及它们如何相互激发，而不涉及光波的具体传播特性（如干涉、衍射等光学现象）。 首先，我们将构建静电学的框架，从库仑定律到高斯定律，解释电场的分布与势能。随后进入静磁学，从毕奥-萨伐尔定律到安培环路定律，描述稳恒电流产生的磁场。 本书的重点在于电磁场的动力学和统一性。法拉第电磁感应定律揭示了变化的磁场如何产生电场，从而引入了位移电流的概念。这些都汇集于麦克斯韦方程组——四个简洁的微分方程，它们是经典电磁学的核心。我们将展示如何从这组方程中推导出电磁波的存在，并讨论电磁波的性质（如能量流密度、坡印廷矢量），但分析将停留在其作为一种场扰动的层面，而非具体的波动光学现象。 此外，本部分还会深入探讨电磁场的能量、动量，以及电磁场如何与物质相互作用（介质中的电磁学），为理解电磁辐射的产生和吸收机制奠定基础，而不深入探讨可见光的具体性质。 结论：经典物理学的结构 《观念物理5》力图向读者展示，尽管声学和光学是波动现象的杰出代表，但力学、热力学和电磁学构成了经典物理学的真正骨架。它们描述了物质的运动规律、能量的转化机制以及电荷间的基本相互作用。通过对这三大支柱的深入理解，读者将能更坚实地把握现代物理学的根基。本书的结构和内容安排，旨在避免与声学和光学中涉及的波动传播、干涉、色散等主题产生任何重叠，而是专注于场论、守恒定律和统计概率的构建。

作者简介

休伊特(Paul G. Hewitt)
    
　　高中时梦想当个拳击手，毕业后开始学漫画，后来从事画户外广告招牌的工作。27岁才决定回到学校，在麻州罗尔技术学院就读物理系，是班上年纪最大的学生。1964年，取得犹他州立大学科学教育与物理双主修的硕士学位，便到旧金山城市学院开始教学生涯，直到1999年退休。
    
　　1982年，休伊特获得美国物理教师学会颁发的密立根讲座奖。获奖原因是由于他在物理教学专业上的投入，发展出许多有趣而令人激赏的教学示范，以及阐释观念的方式，让很多原本不可能喜爱物理的学生，对物理产生兴趣。
    
　　休伊特认为：教学不仅仅是工作，也不仅仅是专业，而是一种对待生命与生活的态度；因此对于当老师的人来说，尽力把教学工作做好，是非常重要的一件事。因为，不论学生有多大的热情，老师都有能力把它浇熄；但老师同样也有能力去激发学生，让他们发挥出最大的潜能。休伊特相信：学物理应该是很有趣的，虽然也许要相当用功，但一定是有趣的事。《观念物理》这套书正是他这个信仰底下的产物之一。

译者简介

陈可岗
    
　　生于广州，成长于台湾最艰困时期，曾就读海军官校，台大物理系毕业，美国普度大学物理博士，主修实验固态物理。曾任教于清华大学，后移居美国，任职电子工程师。
    
　　工余及退休后，辄常撰写科学新知投刊于海外华文报纸，有〈量子电脑的发展〉、〈火星上生物之谜〉、〈大陆生态环境破坏的事实〉。
   
　　译作有《十月的天空》、《观念物理4：声学‧光学》、《观念物理5：电磁学‧核物理》、《牛顿（上）－最后的巫师》、《牛顿（下）－科学第一人》、《数学妖法》、《阿基米德干了什么好事！》、《质数魔力（上）－横跨两世纪的狂热》、《质数魔力（下）－百万美元大挑战》、《居礼们：一个传奇的家族》、《时光旅人》（皆为天下文化出版）。
 

第四部　声与光
第25章　波与振动
25.1　单摆的振动
25.2　波是什么？
25.3　波动
25.4　波速
25.5　横波
25.6　纵波
25.7　干涉
25.8　驻波
25.9　都卜勒效应
25.10　船头波
25.11　冲击波
 
第26章　声音
26.1　声音的起源
26.2　空气中的声波
26.3　传播声音的介质
26.4　声速
26.5　响度
26.6　强迫振动
26.7　固有频率
26.8　共振
26.9　声波的干涉
26.10　拍
 
第27章　光
27.1　早期对于光的观念
27.2　光速
27.3　电磁波
27.4　光与透明物质
27.5　不透明物质
27.6　阴影
27.7　偏振
27.8　偏振光及3D视觉
 
第28章　颜色
28.1　可见光谱
28.2　颜色与反射
28.3　颜色与透射
28.4　阳光
28.5　有色光的混色
28.6　互补色
28.7　颜料的混色
28.8　天空为何是蓝色？
28.9　夕阳为何是红色？
28.10　水为何是青色？
28.11　原子的颜色规则──原子光谱
 
第29章　反射与折射
29.1　反射
29.2　反射定律
29.3　平面镜
29.4　漫射
29.5　声音的反射
29.6　折射
29.7　声音的折射
29.8　光的折射
29.9　大气的折射
29.10　稜镜中的色散
29.11　彩虹
29.12　全反射
 
第30章　透镜
30.1　会聚透镜与发散透镜
30.2　透镜成像
30.3　用作图法定像
30.4　关于成像的总结
30.5　常用的光学仪器
30.6　眼睛
30.7　几种视力缺陷
30.8　透镜的缺陷──像差
 
第31章　绕射与干涉
31.1　惠更斯原理
31.2　绕射
31.3　干涉
31.4　杨氏干涉实验
31.5　薄膜的单色干涉
31.6　薄膜所生成的虹彩
31.7　雷射光
31.8　全像图
 
附录E　光的向量性质

评分☆☆☆☆☆

我一直对声学和光学这两个领域充满好奇，但市面上很多书籍要么过于学术化，要么过于浅薄，很难找到一本能够兼顾深度和趣味性的读物。这本书《声学·光学》的出现，简直就像是为我量身定制的。它以一种非常“接地气”的方式，将声学和光学的核心概念娓娓道来。比如，在讲到声音的传播时，作者会用生活中的例子来解释声波在不同介质中的速度差异，还会探讨声音在真空中的消失，这些都让我觉得非常贴切。而在光学部分，对色彩形成的解释，以及人眼是如何感知颜色的过程，都写得非常生动有趣。我尤其喜欢书中关于镜面反射和漫反射的对比讲解，它让我明白了为什么我们能看到光滑的镜子，却能看清粗糙的墙壁。这本书的另一个亮点在于，它不仅仅是知识的罗列，还鼓励读者去思考，去动手实践。书中穿插的一些小实验和思考题，都非常具有启发性，能够引导我去主动探索和验证书中的原理。阅读过程中，我常常会不自觉地停下来，联系自己生活中的经历，印证书中的内容，感觉学到的知识得到了真正的内化。

评分☆☆☆☆☆

这套“观念物理”系列我一直都很关注，从第一本开始，我就被它那种深入浅出的讲解方式深深吸引。这次的《声学·光学》更是让我眼前一亮。我一直觉得，很多物理概念，尤其是声学和光学这些日常生活中随处可见的现象，我们往往只知其然，不知其所以然。这本书恰恰填补了我的这个空白。它并没有一开始就抛出枯燥的公式和定理，而是从生活中最常见的例子入手，比如为什么会有回声，彩虹又是如何形成的。作者用一种非常形象的比喻和类比，将抽象的物理原理变得触手可及。当我读到关于声波干涉的部分时，我脑海中瞬间浮现出了交响乐合奏时，不同乐器的声音是如何叠加产生更丰富的音效的，这种联系让我豁然开朗。而光学部分，对光的折射、反射的讲解，也让我对眼镜、望远镜等光学仪器的原理有了全新的认识。最让我印象深刻的是，作者在讲解过程中，还会穿插一些历史上相关的科学发现和科学家的故事，这让整个阅读过程不再是冷冰冰的知识灌输，而是充满了人文关怀和历史厚重感。这本书不仅仅是学习物理知识的工具，更是一种思维方式的启迪，它教会我如何用科学的眼光去观察世界，去理解那些曾经被我忽略的细微之处。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初是被这套书的名字所吸引，《观念物理》这个名字就带着一种独特的思考深度。拿到《声学·光学》这本，我并没有抱有多高的期待，以为会是一本比较浅显的科普读物。然而，这本书的专业性和系统性远超我的想象。它在讲解声学时，不仅涵盖了声音的产生、传播、感知，还深入探讨了声音的频谱分析、傅里叶变换等进阶概念，这一点对于我这种有一定物理基础的读者来说，非常有吸引力。光学部分更是精彩，从经典的光的粒子说和波动说之争，到后来的光电效应，再到量子光学的发展，作者将一个庞大而复杂的领域梳理得井井有条。我特别喜欢其中关于光衍射和干涉的讲解，那些精美的示意图和严谨的推导，让我对光的波动性有了更深刻的理解。这本书的语言风格也非常独特，既有严谨的科学术语，又不失通俗易懂的解释，让我在享受阅读乐趣的同时，也能扎实地掌握知识。读完这本书，我感觉自己对声光世界的认识上升到了一个新的高度，很多之前模棱两可的理解都变得清晰起来。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理学抱有浓厚兴趣的普通读者，我一直以来都在寻找能够真正理解物理世界运行规律的读物。《声学·光学》这本书，是我近期阅读体验中最为满意的一本。它在介绍声学时，从声源的振动、介质的弹性，到声波的能量和强度，层层递进，逻辑清晰。我特别赞赏作者在讲解“多普勒效应”时的生动阐述，模拟了救护车鸣笛驶近和远离时的声音变化，这个例子让我立刻理解了这个看似复杂的概念，并能将其应用于理解火车驶过时的声音变化。在光学部分，书中对光的传播方式，无论是直线传播、反射还是折射，都进行了细致入微的解释。我印象深刻的是关于全反射的讲解，作者用一个生动的水下观察世界的例子，解释了为何潜水员向上看时，看到的视野是有限的，这让我对光的全反射有了直观的认识。这本书的文字表述流畅自然，没有丝毫的生硬感，仿佛一位经验丰富的老师在循循善诱，引导你一步步走进科学的殿堂。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，科学不应该是高高在上的学问，而应该与我们的日常生活紧密相连。《声学·光学》这本书，正是做到了这一点。它用一种非常易于理解的方式，为我打开了声学和光学的大门。书中对声音的本质，比如它是如何产生、如何传播的，都有非常详细的解释，让我明白原来我们听到的每一个声音，都蕴含着如此丰富的物理原理。我尤其喜欢书中关于声音强弱和音高的讲解，作者通过一些生活中的例子，比如区分大象的低沉吼叫和蚊子的尖锐嗡嗡声，让我对声强和声高的概念有了清晰的认识。在光学部分，它让我明白了我们是如何看到世界的，光是如何在我们的眼睛中成像的，这些原本感觉神秘的现象，在书中都变得十分清晰。书中关于光合作用和植物对光的利用，以及动物的视觉能力，这些跨学科的联系，更是让我惊喜。这本书不仅仅是知识的搬运工，更是一位引导者，它教会我如何用科学的视角去审视生活中的点点滴滴，去发现隐藏在平凡事物背后的科学奥秘。