物理實驗（第十版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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國立虎尾科技大學 物理教學小組

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《现代材料科学导论》 书籍简介 作者： [虚构作者姓名，如：张伟、李明、王芳] 出版社： [虚构出版社名称，如：科技文献出版社、高等教育出版社] 版次： 第一版 页码与篇幅： 约 650 页，包含大量彩色插图、图表和案例分析。 --- 内容概述 《现代材料科学导论》旨在为材料学、化学、物理学、机械工程以及相关理工科专业的本科生和研究生提供一个全面、深入且与时俱进的材料科学基础框架。本书突破了传统材料学教材侧重于单一材料体系（如金属、陶瓷）的局限性，而是构建了一个以“结构-性能-加工-应用”为核心的现代材料科学研究范式。本书强调理解原子和微观结构如何决定宏观性能，以及如何通过控制这些结构来实现对材料性能的精确调控。 全书共分为六大部分，二十章内容，结构清晰，逻辑严密。 --- 第一部分：材料科学基础与原子结构 (Foundations and Atomic Structure) 本部分奠定材料科学的理论基石，深入探讨物质的微观构成和基本相互作用。 第一章：材料科学的范畴与发展历程 介绍材料科学在现代工程中的核心地位，追溯从古代冶金到二十一世纪先进功能材料的发展脉络。重点分析材料科学与工程、化学、物理学的交叉融合。 第二章：原子结构、晶体结构与键合 详细阐述原子内部的电子排布、量子力学基础对材料性质的影响。深入讨论离子键、共价键、金属键和范德华力等基本键合类型及其对材料宏观力学和电学性质的决定作用。系统介绍晶格理论、布拉维点阵、晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）的几何描述，以及密堆积、晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的形成与对性能的影响。 第三章：晶体衍射与结构表征 侧重于实验技术在材料结构分析中的应用。详细介绍X射线衍射（XRD）的原理、布拉格方程的应用，以及如何利用XRD确定晶体结构、晶粒大小和残余应力。引入电子衍射（SAED）和中子衍射的基本概念。 --- 第二部分：热力学、动力学与相变 (Thermodynamics, Kinetics, and Phase Transformations) 本部分聚焦于材料体系的稳定性和演化规律，是理解材料加工和服役性能的基础。 第四章：材料的热力学基础 从吉布斯自由能出发，解释相的稳定性、化学势以及固溶体的热力学性质。重点分析相图（如二元、三元相图）的构建与解读，包括液相线、固相线、共晶点和共析点的物理意义。 第五章：扩散与材料动力学 深入讲解固体内的原子迁移机制——扩散。涵盖菲克第一定律和第二定律，扩散系数的温度依赖性（阿伦尼乌斯关系），以及扩散在固态反应、渗碳、烧结等过程中的关键作用。 第六章：相变原理与动力学 系统阐述材料相变的热力学驱动力和动力学过程。详细讨论形核理论（均相与非均相形核）和长大机制。重点剖析非扩散相变（如马氏体转变）的特点和机制，以及扩散相变（如析出相形成）的动力学控制。 --- 第三部分：工程金属材料 (Engineering Metallic Materials) 本部分专注于应用最为广泛的金属材料，从微观结构控制到宏观力学行为的建立。 第七章：金属的塑性变形与强化机制 详细分析位错的几何结构、运动（滑移与攀移）和交互作用。全面介绍金属材料的强化方法：固溶强化、晶粒细化强化（Hall-Petch关系）、形变强化（加工硬化）和沉淀强化（析出物钉扎效应）。 第八章：铁基合金：钢铁材料 深入解析碳在铁中的溶解度、奥氏体与铁素体的结构特点。详述相变图（Fe-Fe3C），以及退火、正火、淬火和回火等热处理工艺如何精确调控钢的组织（珠光体、贝氏体、马氏体）和最终性能。探讨合金钢（如不锈钢、工具钢）的微观设计。 第九章：有色金属与特种合金 覆盖铝合金、钛合金、镍基高温合金等重要非铁金属体系。重点讨论其在航空航天、交通运输等领域的应用，以及固溶处理和时效强化在这些合金中的特殊作用。 --- 第四部分：结构陶瓷与高分子材料 (Structural Ceramics and Polymeric Materials) 本部分拓展材料的广度，关注非金属材料的结构特性和独特的性能表现。 第十章：结构陶瓷的制备与性能 介绍氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）和非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）的原子结构特点。重点讲解陶瓷的烧结过程（液相烧结与固相烧结）、微观孔隙率对力学性能（尤其是断裂韧性）的影响，以及抗热震性。 第十一章：高分子材料的结构与性质 从单体到聚合物的形成，阐述聚合反应类型（加成、缩聚）。深入分析聚合物的微观结构：线型、支化型、交联型结构，以及结晶度、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的概念。 第十二章：高分子材料的力学行为与加工 探讨粘弹性理论，解释高分子材料的蠕变和应力松弛现象。分析拉伸、压缩、蠕变等不同应力状态下的响应。介绍挤出、注塑、吹塑等主要的加工成型技术。 --- 第五部分：功能材料与先进应用 (Functional Materials and Advanced Applications) 本部分聚焦于二十一世纪材料科学的前沿领域，探讨材料如何实现特定的电、磁、光、热功能。 第十三章：电子材料与半导体物理 系统介绍能带理论在半导体材料中的应用，费米能级、本征半导体与杂质半导体的导电机制。详述P型和N型掺杂，PN结的形成及其在二极管和晶体管中的作用。 第十四章：电介质与电容器材料 分析电介质的极化机制（电子、离子、偶极子极化）。介绍铁电材料的特性、畴结构与电滞回线。探讨高介电常数材料在存储器件中的应用。 第十五章：磁性材料 区分抗磁性、顺磁性、铁磁性和反铁磁性。深入讲解磁畴、磁畴壁、磁化过程（可逆与不可逆过程）。介绍软磁材料（如坡莫合金）和硬磁材料（如永磁体）的微观设计原则。 第十六章：光学材料与光电子学 讨论光的吸收、发射与散射机制。介绍透明陶瓷、光纤材料（色散与损耗）、以及在LED和激光器中应用的发光材料（半导体量子点与磷光体）。 第十七章：生物材料与生物相容性 探讨用于植入体内或接触生物组织的材料的选择标准，包括机械性能与体液环境的相互作用。介绍生物活性材料、生物惰性材料以及可降解聚合物。 --- 第六部分：材料的失效、设计与环境影响 (Failure, Design, and Environmental Impact) 本部分关注材料的服役寿命、可靠性以及可持续发展。 第十八章：材料的断裂力学与疲劳 详细介绍材料断裂的分类（韧性断裂与脆性断裂）。运用Griffith裂纹理论和线弹性断裂力学（KIC），定量评估材料的抗裂纹扩展能力。深入分析循环载荷下的疲劳失效机制、S-N曲线，以及疲劳裂纹的萌生、扩展与最终断裂。 第十九章：材料的腐蚀与防护 阐述电化学腐蚀的基本原理，如阳极氧化和阴极反应。分类介绍不同类型的腐蚀（均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂）。重点讨论缓蚀剂、涂层、牺牲阳极保护等防护技术。 第二十章：先进材料设计与可持续性 讨论计算材料学（CALPHAD方法、第一性原理计算）在材料设计中的应用。引入材料基因组计划的概念，探讨轻量化设计、增材制造（3D打印）对材料结构和性能的反馈影响，以及材料的回收与绿色制造原则。 --- 本书特色 1. 跨学科整合： 本书将传统材料学与新兴的功能材料、生物材料紧密结合，确保读者对材料科学的全貌有清晰认识。 2. 理论与实践并重： 每章末尾设有“思考与拓展”部分，包含需要运用所学理论解决的定量问题，以及启发性的工程案例。 3. 现代表征技术导向： 不仅介绍材料的结构，更强调如何通过现代手段（如TEM、SEM、AFM）观察和验证这些结构。 4. 清晰的图示： 大量原创或精选的示意图和照片，有效可视化复杂的微观结构和物理过程，如晶体缺陷的运动、能带结构的演变等。 《现代材料科学导论》是材料科学领域学生、科研人员以及需要深入理解材料基础知识的工程师的理想参考书。

评分☆☆☆☆☆

如果說理工科的學習是建立在嚴謹的數學和物理理論之上，那麼實驗課就是將這些抽象的概念具象化的唯一橋樑。我認為這本第十版最成功的地方，在於它對「實驗設計的反思與拓展」這一塊的引導。它不滿足於讓學生照著標準流程走完一遍，更鼓勵我們去思考「如果改變某個條件，結果會如何？」、「有沒有更有效率的測量方法？」在每一個基礎實驗結束後，書中通常會設計一到兩個「進階探討」或是「開放式問題」。這些問題往往需要我們將所學的知識靈活運用，甚至需要查閱額外的文獻來設計一個小型探究性實驗。這對於培養我們的獨立研究能力，簡直是醍醐灌頂。很多時候，我們在學術生涯中遇到的瓶頸，不是知識量不夠，而是缺乏將知識融會貫通的能力，而這本書恰恰在這一點上下足了功夫，它真正做到了從「教你如何做實驗」升級到「教你如何成為一個會思考的實驗者」。

评分☆☆☆☆☆

這本《物理實驗（第十版）》的評價，我得從我自己的親身經歷來講起。記得大學剛開學那時候，面對一堆光是看名字就覺得頭皮發麻的物理實驗報告，簡直是無所適從。那時候手邊的參考書五花八門，有的寫得太過學術艱深，有的又流於表面，根本沒法真正指導你怎麼動手操作。直到後來，系上學長推薦了這本第十版的實驗手冊，我的實驗課簡直是開了外掛一樣順利。它最讓我驚豔的是，對於每一個實驗的步驟拆解得非常細緻，簡直是連「將螺絲鎖緊」這種細節都會提醒你，生怕你弄錯。而且，它不只是告訴你「怎麼做」，更重要的是，它會用非常清晰易懂的語言解釋「為什麼要這麼做」。那種理論與實務的完美結合，讓我在面對複雜儀器操作時，不再是憑空猜測，而是胸有成竹。記得有一次做光學實驗，需要調整雷射的準直度，過去我總是在光束跑偏了之後手忙腳亂，但有了這本書的指引，我能預先判斷可能出錯的地方，甚至能更有效率地優化測量結果，那種成就感是無可取代的。可以說，它不只是一本實驗指南，更像是一位耐心的導師，陪著你從菜鳥蛻變成能夠獨當一面的實驗者。

评分☆☆☆☆☆

從一個長期使用物理實驗教材的學生的角度來看，這本第十版的排版風格和視覺設計，其實也是一個加分項。早期的實驗書，那種黑白、密密麻麻的文字，常常讓人光是翻閱就覺得壓力山大。但這一版在圖文配置上明顯做了現代化的調整，它不再是單純的文字敘述，而是搭配了大量清晰、高解析度的儀器結構圖和實驗架設圖。特別是那些關於電路連接、真空系統搭建的示意圖，做得非常直觀，幾乎不需要太多想像力就能理解。我還特別喜歡它在每個章節開頭設置的「實驗目的與核心概念速覽」，讓你在開始動手前，能快速抓住這個實驗想訓練你的核心能力是什麼。這種設計極大地提高了學習效率，避免了「為了做實驗而做實驗」的空洞感。而且，不得不提的是，它的紙質和裝訂也相當不錯，經常需要帶去實驗室，翻閱上百次都不會出現書頁鬆脫的問題，這在需要反覆查閱的實驗過程中，非常耐用。

评分☆☆☆☆☆

坦白講，市面上的教科書內容經常更新，但實驗方法和基礎原理其實變化不大，所以一本經典的實驗用書能不斷改版，代表它一定有其不可動搖的地位。這第十版，我個人覺得它在「數據處理與誤差分析」這塊的著墨特別到位，這在我們理工科的訓練中，重要性不亞於實際操作本身。過去的舊版可能只是簡單帶過標準差和不確定度的計算，但這一版深入探討了各種誤差來源的綜合評估，並且用了很多實際的範例來展示如何撰寫一份具有學術嚴謹性的實驗報告。尤其是在處理非線性曲線擬合、最小二乘法應用這些「魔王級」的數據分析時，書中提供的步驟與範例，簡直是解救了我無數個熬夜的夜晚。我記得有一次期末總結報告，教授特別強調數據的可靠性，我就是引用了書中關於「系統誤差」和「隨機誤差」區分的章節來佐證我的實驗結論，結果獲得了非常高的評價。對於我們這些未來可能要走研究這條路的學生來說，這種紮實的分析能力遠比記住一堆公式來得重要，這本書顯然是深諳此道，非常務實。

评分☆☆☆☆☆

說實在話，物理實驗的學習曲線通常是很陡峭的，很多同學在剛開始接觸精密儀器時，心態上很容易產生畏懼，覺得實驗操作複雜、容易出錯，進而影響學習意願。這本《物理實驗（第十版）》在「安全規範與預防措施」這部分的內容編排，我覺得處理得非常細膩且人性化，給人一種很貼心的感覺。它不是用那種冷冰冰的警告語氣，而是用實際的案例去說明潛在的危險性，像是處理高壓電路、雷射安全、化學試劑的處理等，都給出了非常具體的應對措施。這對於初學者建立正確的實驗倫理和安全意識至關重要。我在使用這本書時，特別注意了它在處理「非標準操作」時的提醒。例如，當實驗參數需要超出常規範圍時，它會特別標註需要額外的安全許可或更謹慎的監控。這種預防性的指導，讓我們在探索科學邊界時，能夠多一層保障，讓實驗過程不只是追求數據的精準，更重要的是確保人員的安全與實驗的完整性。