伯克利物理學(xué)教程(SI版)第5卷統(tǒng)計(jì)物理學(xué)(英文影印版)
定 價(jià):49.8 元
- 作者:[美] F.瑞夫(F.Reif)
- 出版時(shí)間:2014/6/1
- ISBN:9787111464631
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):O414.2
- 頁(yè)碼:398
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16K
《伯克利物理學(xué)教程(SI版)第5卷統(tǒng)計(jì)物理學(xué)(英文影印版)》是《伯克利物理學(xué)教程》第5卷,研究由大量分子或原子組成的宏觀體系的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律。作者試圖從原子論的基本概念出發(fā),建立新的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)系統(tǒng)。全書(shū)共8章:宏觀體系的特征,基本的幾率概念,多粒子體系的統(tǒng)計(jì)描述,熱相互作用,微觀理論與宏觀測(cè)量,經(jīng)典近似中的正則分布,一般熱力學(xué)相互作用,輸運(yùn)過(guò)程分子運(yùn)動(dòng)論基礎(chǔ)。各章都有大量習(xí)題,不僅可以加深對(duì)概念的理解,而且對(duì)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也頗有啟發(fā)。本書(shū)可作為高等院校物理學(xué)/應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)或其他理工科專(zhuān)業(yè)的教材或參考書(shū),也可供一般科技人員參考。
《伯克利物理學(xué)教程》中譯本自上世紀(jì)七十年代印行以來(lái)已過(guò)去三十多年。然而,即便如此,時(shí)至今日國(guó)內(nèi)高校從事物理教學(xué)的教師和選修基礎(chǔ)物理課程的學(xué)生乃至研究生仍然感覺(jué),由于本教程獨(dú)具匠心的內(nèi)容編排體系,作為一家之言,無(wú)論是對(duì)基礎(chǔ)物理的教、學(xué)還是應(yīng)用,以及對(duì)從事相關(guān)的研究工作而言,《伯克利物理學(xué)教程》依舊不失為一部極有閱讀、參考價(jià)值的優(yōu)秀教程。令人遺憾的是,由于諸多歷史原因,曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的《伯克利物理學(xué)教程》如今在市面上已難覓其蹤影,加之原版本以英制單位為主,使其進(jìn)一步的普及受到一定制約。而近幾年,國(guó)外陸續(xù)推出了該套教程的最新版本——SI版(國(guó)際單位制版)。在此背景下,機(jī)械工業(yè)出版社決定重新正式引進(jìn)本套教程,并先期推出本教程的英文影印版,以饗讀者!希望這部原汁原味的經(jīng)典著作能滿足物理教師的教學(xué)與研究之用,并滿足相關(guān)專(zhuān)業(yè)的雙語(yǔ)教學(xué)需求!
本書(shū)是《伯克利物理學(xué)教程》的最后一卷,專(zhuān)門(mén)研究由許多原子或分子組成的大型(即宏觀)體系,因而它為統(tǒng)計(jì)力學(xué)、分子運(yùn)動(dòng)論、熱力學(xué)及熱學(xué)等學(xué)科提供了入門(mén)課程。我所遵
循的方法,既不是按照這些學(xué)科進(jìn)展的歷史順序,也不是沿襲傳統(tǒng)的方式。我的目標(biāo)是寧可采用現(xiàn)代的觀點(diǎn),用盡可能系統(tǒng)和簡(jiǎn)潔的方法闡明:原子論的基本概念如何導(dǎo)致明晰的理論框架,能夠描述和預(yù)言宏觀體系的性質(zhì)。
在寫(xiě)作這本書(shū)的過(guò)程中,我心目中的讀者是:他對(duì)這門(mén)學(xué)科沒(méi)有任何先入之見(jiàn),在第一次遇到這門(mén)學(xué)科時(shí)只是從他學(xué)過(guò)基礎(chǔ)物理和原子性質(zhì)的有利地位出發(fā)。因此,我選擇的敘述次序
就是要對(duì)這樣的讀者有啟發(fā)作用,他打算自己去發(fā)現(xiàn)如何獲得宏觀體系的知識(shí)。在力求使敘述明晰和統(tǒng)一的過(guò)程中,我系統(tǒng)地闡述一個(gè)基本原理作為整個(gè)討論的基礎(chǔ),這個(gè)原理指出,一個(gè)孤立體系有向最無(wú)規(guī)則狀況接近的趨向。盡管我限于集中闡述一些簡(jiǎn)單的體系,但處理這些體系的方法是能廣泛應(yīng)用并易于推廣的。尤其是,我在全書(shū)都試圖強(qiáng)調(diào)物理洞察力,也就是迅速而直接地了解有重要意義的那些關(guān)系的能力。因此我力求做到:詳細(xì)地討論物理概念,而不迷失于數(shù)學(xué)公式中;用簡(jiǎn)單的例證說(shuō)明普遍的抽象概念;對(duì)一些重要的量作出數(shù)值估計(jì);把理論與由觀察和實(shí)驗(yàn)得出的真實(shí)世界聯(lián)系起來(lái)。
我不得不極其細(xì)心地選擇本卷中應(yīng)包括的題材。我的意圖是要強(qiáng)調(diào)那些最基本的概念,它們不但對(duì)于物理學(xué)工作者有用,也對(duì)化學(xué)、生物學(xué)或工科的讀者有用。“教學(xué)說(shuō)明” 概括說(shuō)明了本書(shū)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容,并為教師和學(xué)生提供了若干指南。本書(shū)采用非傳統(tǒng)的講述次序,目的在于強(qiáng)調(diào)宏觀尺度的描述和原子尺度的描述之間的關(guān)系,然而卻并不一定要犧牲那些傳統(tǒng)的方法中所固有的優(yōu)點(diǎn)。具體地講,值得提出下列幾個(gè)特點(diǎn):
。ǎ保┳x者學(xué)完第7章后(即便他略去了第6章),對(duì)于經(jīng)典熱力學(xué)的基本原理與重要應(yīng)用的理解程度,就應(yīng)像他按傳統(tǒng)方式所學(xué)習(xí)到的一樣好。當(dāng)然,關(guān)于熵的意義他將有更深入的理解,還會(huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有相當(dāng)深入的了解。
(2)我在本書(shū)中曾特意強(qiáng)調(diào),統(tǒng)計(jì)理論導(dǎo)出的某些結(jié)果,在內(nèi)容上純粹是宏觀的,而且與我們對(duì)所研究體系的原子結(jié)構(gòu)可能假定為什么樣的模型完全無(wú)關(guān)。這樣,書(shū)中就十分明顯地
說(shuō)明了經(jīng)典熱力學(xué)的普適性以及與模型的無(wú)關(guān)性。
。ǎ常╇m然按歷史敘述的方法極少能對(duì)某一學(xué)科提供最嚴(yán)格的或最有啟發(fā)性的闡述,但是熟悉一些科學(xué)概念的演變,還是有意義的,并且是有教益的。因此,本書(shū)中也有若干必要的評(píng)
論,使學(xué)生對(duì)本學(xué)科的進(jìn)展有某些理解。
學(xué)習(xí)本卷所需的前提,除了經(jīng)典力學(xué)和電磁學(xué)的基本知識(shí)外,只需要懂得最簡(jiǎn)單的原子論以及下列最初步的量子論知識(shí):量子態(tài)和能級(jí)的意義,海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理,德布羅意波長(zhǎng),自旋的概念以及箱中的自由粒子問(wèn)題。所需的數(shù)學(xué)工具不超過(guò)簡(jiǎn)單的微分、積分和泰勒級(jí)數(shù)。掌握了《伯克利物理學(xué)教程》前幾卷(特別是第4卷) 主要內(nèi)容的讀者,當(dāng)然為學(xué)習(xí)本書(shū)打下了充分的基礎(chǔ)。本書(shū)也能很好地用作任何其他現(xiàn)代基礎(chǔ)物理學(xué)教程的最后部分,就是說(shuō)適用于二年級(jí)或二年級(jí)以上大學(xué)生水平的任何同類(lèi)課程。
正如我在前言的開(kāi)頭指出的,我的目標(biāo)是充分闡述一門(mén)復(fù)雜學(xué)科的基礎(chǔ),使它成為簡(jiǎn)潔的、明晰且易于為初學(xué)學(xué)生所接受的教材。雖然這個(gè)目標(biāo)是值得追求的,但是達(dá)到它卻是困難
的。對(duì)我來(lái)說(shuō),寫(xiě)這本書(shū)的確是一項(xiàng)艱巨而獨(dú)特的工作,它耗費(fèi)了很多的時(shí)間,真使我感到精疲力盡。如果我知道自己已經(jīng)足夠好地達(dá)到了我的目的,本書(shū)確實(shí)是有些用處的,也就算是對(duì)我的某種補(bǔ)償了。
F. Reif,1927年出生于澳大利亞,1953年畢業(yè)于哈佛大學(xué),獲物理學(xué)博士學(xué)位。1960-1989年在加州大學(xué)伯克利分校物理系任教。除本書(shū)外,其另一本代表作Fundamentals of Statistical and Thermal Physics 也深受廣大讀者歡迎,至今仍廣為流傳。
第1章 宏觀體系的特性
第2章 基本的幾率概念
第3章 多粒子體系的統(tǒng)計(jì)描述
第4章 熱相互作用
第5章 微觀理論與宏觀測(cè)量
第6章 經(jīng)典近似中的正則分布
第7章 一般熱力學(xué)相互作用
第8章 輸運(yùn)過(guò)程分子運(yùn)動(dòng)論基礎(chǔ)
教學(xué)說(shuō)明
本書(shū)的結(jié)構(gòu)
本書(shū)分為三個(gè)主要部分,我將依次敘述。
A?預(yù)備性概念(第1、2章)
第1章:本章對(duì)本書(shū)所要探討的最基本的物理概念作定性介紹,使學(xué)生懂得宏觀體系的特點(diǎn),并把學(xué)生的思考引向一條富有成效的路線。
第2章:本章在性質(zhì)上更像數(shù)學(xué),試圖使學(xué)生熟悉概率論的基本概念(假定學(xué)生預(yù)先并沒(méi)有幾率的觀念)。全章始終強(qiáng)調(diào)了系綜的概念,所舉的例子全都是物理上很有意義的情況。盡管本章是針對(duì)后面各章的應(yīng)用而寫(xiě)的,但所討論的幾率概念當(dāng)然期望在更廣泛的范圍內(nèi)都可以應(yīng)用。
這兩章不必花太多時(shí)間。實(shí)際上,有些學(xué)生很可能已有足夠的基礎(chǔ),已經(jīng)熟悉了這兩章的部分內(nèi)容。雖然如此,我明確地建議這樣的學(xué)生也不要跳過(guò)這兩章,而是把這兩章當(dāng)作有益的
復(fù)習(xí)。
B?基本理論(第3、4、5章)
這部分是本書(shū)的核心。實(shí)際上,本書(shū)主題邏輯上的及定量的發(fā)展是從第3章開(kāi)始的(就這個(gè)意義上說(shuō),前兩章可以略去,但從教學(xué)效果來(lái)看,那是不明智的)。
第3章:本章討論如何用統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)描述由許多粒子所組成的體系。本章還引進(jìn)了統(tǒng)計(jì)理論的基本假設(shè)。學(xué)完這一章后,學(xué)生應(yīng)當(dāng)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到:宏觀體系的定量理解,本質(zhì)上說(shuō),取決于對(duì)體系可到達(dá)的狀態(tài)數(shù)的研究,但他還不可能看到這一認(rèn)識(shí)具有多么有用的價(jià)值。
第4章:本章構(gòu)成了實(shí)質(zhì)上的核心內(nèi)容。這章很自然地從研究?jī)蓚(gè)體系如何通過(guò)熱傳遞發(fā)生相互作用入手。但是,這一研究很快就導(dǎo)出了熵、絕對(duì)溫度、正則分布(即玻耳茲曼因子)等一些基本概念。到本章結(jié)束,學(xué)生就能處理一些很實(shí)際的問(wèn)題了。事實(shí)上,他已懂得了如何由基本原理計(jì)算物質(zhì)的順磁性質(zhì)和理想氣體的壓強(qiáng)。
第5章:本章把理論的概念完全引到實(shí)際中來(lái)。因而本章討論如何把原子論與宏觀測(cè)量聯(lián)系起來(lái),如何從實(shí)驗(yàn)上確定一些物理量,例如絕對(duì)溫度、熵等。
授課時(shí)間十分緊迫的教師教完這五章就可結(jié)束,而不必感到惋惜。到此為止,學(xué)生應(yīng)當(dāng)已十分清楚地懂得了絕對(duì)溫度、熵和玻耳茲曼因子,即統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)的最基本的概念。(的確,至此尚未講到的唯一熱力學(xué)結(jié)果只是準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過(guò)程中熵保持不變。) 我認(rèn)為這樣本課程的基本目的已經(jīng)達(dá)到了。
C?理論的詳盡闡述(第6、7、8章)
這一部分由彼此獨(dú)立的三章組成,在某種意義上,每一章都可以獨(dú)立存在,而不必以另外兩章為前提。并且在讀另一章之前只選用任一章的開(kāi)頭幾節(jié)也是完全可行的。因此,任何教師都可利用這一靈活性以適應(yīng)他自己的愛(ài)好或?qū)W生的興趣。其中第7章又是整個(gè)理論中最重要、最基本的一章,因?yàn)樗瓿闪藷崃W(xué)原理的討論。它也可能是對(duì)化學(xué)或生物學(xué)的學(xué)生最有用的
一章。
第6章:這一章把近似經(jīng)典概念引入統(tǒng)計(jì)描述中,從而討論正則分布的某些特別重要的應(yīng)用。氣體分子的麥克斯韋速度分布及能量均分定理是本章的主要論題。作為例證的應(yīng)用包括分子束、同位素分離及固體熱容等。
第7章:本章一開(kāi)頭就證明在準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過(guò)程中熵保持不變。這就完成了熱力學(xué)定律的討論,然后對(duì)這些定律又以最普遍的形式加以總結(jié)。這一章還討論了幾個(gè)重要的應(yīng)用:普遍平衡條件,包括吉布斯自由能的性質(zhì);相平衡;以及對(duì)熱機(jī)和生物有機(jī)體的意義。
第8章:最后一章打算闡述體系的非平衡性質(zhì)。本章以最簡(jiǎn)單的平均自由程論證處理稀薄氣體的輸運(yùn)過(guò)程,也闡述了黏滯性、熱傳導(dǎo)、自擴(kuò)散及電導(dǎo)等。
本書(shū)基本結(jié)構(gòu)的闡述就到此為止。在伯克利進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中,大約用了基礎(chǔ)物理學(xué)教學(xué)時(shí)間中最后四分之一中的八周時(shí)間,完成了本書(shū)主要內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)。
上面的概述清楚地表明,盡管本書(shū)的敘述方式是新穎的,但仍有自己嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)。這一邏輯發(fā)展過(guò)程學(xué)生可能比教師更感到自然和直接,
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