內容簡介

《費曼物理學講義》對物理學的全貌進行了細緻、富有見地的闡述。 全書物理概念、理論架構清晰，講述生動，富有啟發性，擁有同類教材無法企及的深度與廣度。 全書涵蓋牛頓力學、統計物理學、麥克斯韋電動力學以及量子力學等內容，不僅對於物理系學子是優秀的教材，對於每一個試圖理解現代物理的讀者都是不可多得的經典讀物。 第1 卷主要內容涉及力學、電磁學、光學、量子力學、統計物理，具體包括：物理學研究的基本方法、物理學在自然科學中的位置；時間、距離等基本物理概念；如何描述運動； 牛頓動力學定律；牛頓萬有引力定律；功和位能的概念；能量守恆、動量守恆；狹義相對論及時空概念；轉動；光的性質；電磁性質；量子行為等。 第 2 卷集中講述電磁學，主要內容有：靜電學與高斯定律；磁場；感應定律；麥克斯韋方程組及其在各種情況下的解；場的洛倫茲變換；鐵磁性；彎曲時空等。 第 3 卷介紹了量子行為，主要內容：波動性與粒子性；機率振幅；全同粒子與不相容原理；角動量、自旋；雙態系統；對稱性與守恆量；薛丁格方程式等。 《費曼物理學講義補編》是著名物理學教材《費曼物理學講義》的補充。 透過馬修•桑茲的回憶以及對理查德•費曼、羅伯特•萊頓和羅丘斯•沃格特的採訪，本書生動地呈現了《費曼物理學講義》的成書歷程以及加州 理工學院的那段歲月。 本書也收錄了《費曼物理學講義》的遺珠篇章——費曼在加州理工學院講解過，但由於當時講義資料遺失而未收錄進《費曼物理學講義》的章節。 為了對講義內容有更透徹的理解，書後提供了精彩的習題。 《費曼物理學講義習題集》是3卷《費曼物理學講義》相關習題首次統一出版，與講義本身結合將有助於讀者掌握物理學的精髓與技巧。 本書習題曾經是加州理工學院兩學年必修課程上留給學生的家庭作業以及測驗試題。 費曼本人教學的1961年至1964年以及隨後的數十年間，許多人對題目的設計、編寫作出了重要貢獻。

作者簡介

費曼(Richard Feynman)：量子電動理論的開拓者、1965年諾貝爾物理學獎得主，「費曼圖」「費曼規則」「費曼振幅」等概念因其而得名，提出了量子 力學的路徑積分形式，對整個物理學的發展產生了重要影響。

萊頓(Robert Leighton)：加州理工學院物理學教授。

桑茲(Matthew Sands)：加州理工學院物理學教授。

目錄

《費曼物理學講義 新千禧年版 第1卷》

《費曼物理學講義 新千禧年版 第2卷》

《費曼物理學講義 新千禧年版 第3卷》

內容介紹

   《費曼物理學講義》對物理學的全貌進行了細緻、富有見地的闡述。 全書物理概念、理論架構清晰，講述生動，富有啟發性，擁有同類教材無法企及的深度與廣度。 全書涵蓋牛頓力學、統計物理學、麥克斯韋電動力學以及量子力學等內容，不僅對於物理系學子是優秀的教材，對於每一個試圖理解現代物理的讀者都是不可多得的經典讀物。

第1 卷主要內容涉及力學、電磁學、光學、量子力學、統計物理，具體包括：物理學研究的基本方法、物理學在自然科學中的位置；時間、距離等基本物理概念；如何描述運動； 牛頓動力學定律；牛頓萬有引力定律；功和位能的概念；能量守恆、動量守恆；狹義相對論及時空概念；轉動；光的性質；電磁性質；量子行為等。

目錄

  第1章原子的運動1

§１１引言1

§１２物質是原子組成的2

§１３原子過程5

§１４化學反應7

第２章基本物理11

§２１引言11

§２２１９２０年以前的物理學13

§２３量子物理學16

§２４原子核與粒子18

３章物理學與其他科學的關係22

§３１引言22

§３２化學22

§３３生物學23

§３４天文學28

§３５地質學29

§３６心理學30

§３７情況何以會如此31

第４章能量守恆33

§４１什麼是能量33

§４２重力位能34

§４３動能38

§４４能量的其他形式39

５章時間與距離42

§５１運動42

§５２時間42

§５３短的時間43

§５４長的時間45

§５５時間的單位與標準47

§５６長的距離47

§５７短的距離50

第６章機率54

§６１機會與可能性54

§６２漲落56

§６３無規行走59

§６４機率分佈62

§６５不確定原理64

７章萬有引力理論67

§７１行星運動67

§７２開普勒定律67

§７３動力學的發展68

§７４牛頓引力定律69

§７５萬有引力72

§７６卡文迪什實驗76

§７７什麼是引力77

§７８引力與相對論79

第８章運動80

§８１運動的描述80

§８２速率82

§８３速率作為導數85

§８４距離作為積分86

§８５加速度88

９章牛頓的動力學定律91

§９１動量和力91

§９２速率與速度92

§９３速度、加速度以及力的分量93

§９４什麼是力94

§９５動力學方程式的意義95

§９６方程式的數值解95

§９７行星運動97

第１０章動量守恆102

§１０１牛頓第三定律102

§１０２動量守恆103

§１０３動量是守恆的105

§１０４動量和能量108

§１０５相對論動量110

第１１章向量112

§１１１物理學中的對稱性112

§１１２平移113

§１１３轉動114

§１１４向量117

§１１５向量代數118

§１１６牛頓定律的向量表示法120

§１１７向量的標積121

目錄第１２章力的特性124

§１２１什麼是力124

§１２２摩擦力126

§１２３分子力129

§１２４基本力、場130

§１２５贗力133

§１２６核力135

第１３章功與位能（上）136

§１３１落體的能量136

§１３２萬有引力所做的功139

§１３３能量的求和142

§１３４巨大物體的引力場143

第１４章功與位能（下）146

§１４１功146

§１４２約束運動147

§１４３保守力148

§１４４非保守力151

§１４５勢與場152

第１５章狹義相對論156

§１５１相對性原理156

§１５２洛倫茲變換158

§１５３邁克耳遜莫雷實驗159

§１５４時間的轉換161

§１５５洛倫茲縮163

§１５６同時性163

§１５７四維向量164

§１５８相對論動力學165

§１５９質能相當性166

第１６章相對論中的能量與動量168

§１６１相對論與哲學家168

§１６２孿生子佯謬170

§１６３速度的變換171

§１６４相對論品質173

§１６５相對論能量176

第１７章時空178

§１７１時空幾何178

§１７２時空間隔180

§１７３過去，現在和將來181

§１７４四維向量的進一步討論182

§１７５四維向量代數184

第１８章二維空間中的轉動187

§１８１質心187

§１８２剛體的轉動189

§１８３角動量191

§１８４角動量守恆193

第１９章質心、轉動慣量195

§１９１質心的性質195

§１９２質心位置的決定198

§１９３轉動慣量的求法199

§１９４轉動動能201

第２０章空間轉動204

§２０１三維空間中的轉矩204

§２０２用叉積表示的轉動

方程式208

§２０３迴轉儀209

§２０４固體的角動量211

第21章諧振子213

§２１１線性微分方程213

§２１２諧振子213

§２１３簡諧運動與圓週運動216

§２１４初始條件217

§２１５受迫振動218

第２２章代數學220

§２２１加法和乘法220

§２２２逆運算221

§２２３抽象與推廣222

§２２４無理數的近似計算223

§２２５複數226

§２２６虛指數229

第２３章共振231

§２３１複數和簡諧運動231

§２３２有阻尼的受迫振子233

§２３３電共振235

§２３４自然界中的共振現象237

第２４章瞬變態242

§２４１振子的能量242

§２４２阻尼振動244

§２４３電瞬變態246

第２５章線性系統及其綜述249

§２５１線性微分方程249

§２５２解的疊加250

§２５３線性系統中的振動253

§２５４物理學中的類比255

§２５５串聯和並聯阻抗257

第２６章光學：最短時間原理259

§２６１光259

§２６２反射與折射260

§２６３費馬最短時間原理261

§２６４費馬原理的應用263

§２６５費馬原理的更精確表述267

§２６６最短時間原理是怎樣起作

用的268

第２７章幾何光學269

§２７１引言269

§２７２球面的焦距269

§２７３透鏡的焦距272

§２７４放大率274

§２７５透鏡組275

§２７６像差276

§２７７分辨本領276

第２８章電磁輻射278

§２８１電磁學278

§２８２輻射280

§２８３偶極輻射子282

§２８４干涉283

第２９章干涉285

§２９１電磁波285

§２９２輻射的能量286

§２９３正弦波287

§２９４兩個偶極輻射子288

§２９５干涉的數學290

第３０章衍射294

§３０１n個相同振子的合振幅294

§３０２衍射光柵29６

§３０３光柵的分辨本領299

§３０４拋物形天線300

§３０５彩色薄膜、晶體301

§３０６不透明屏的繞射302

§３０７振盪電荷組成的平面所產

生的場30４

第31章折射率的起源307

§３１１折射率307

§３１２物質引起的場310

§３１３色散312

§３１４吸收314

§３１５電波所攜帶的能量315

§３１６屏的繞射316

第32章輻射阻尼、光的散射318

§３２１輻射電阻318

§３２２能量輻射率319

§３２３輻射阻尼320

§３２４獨立的輻射源322

§３２５光的散射323

第33章偏振327

§３３１光的電向量327

§３３２散射光的偏振性328

§３３３雙折射329

§３３４起偏振器331

§３３５旋光性332

§３３６反射光的強度332

§３３７異常折射334

第34章輻射中的相對論效應337

§３４１運動輻射源337

§３４２求「表觀」運動338

§３４３同步輻射340

§３４４宇宙中的同步輻射342

§３４５軔致輻射343

§３４６多普勒效應343

§３４７ω， k四元向量345

§３４８光行差347

§３４９光的動量347

第３５章色視覺349

§３５１人眼349

§３５２顏色依賴光的強度350

§３５３色感覺的測量352

§３５４色品圖355

§３５５色視覺的機制356

§３５６色視覺的生理化學358

第３６章視覺的機制361

§３６１顏色的感覺361

§３６２眼睛的生理學363

§３６３視桿細胞366

§３６４（昆蟲的）複眼367

§３６５其他的眼睛370

§３６６視覺的神經學371

第３７章量子行為376

§３７１原子力學376

§３７２子彈實驗377

§３７３波的實驗378

§３７４電子的實驗380

§３７５電子波的干涉381

§３７６追蹤電子382

§３７７量子力學的基本原理385

§３７８不確定原理386

第３８章波動觀點與粒子觀點的

關係388

§３８１機率波幅388

§３８２位置與動量的測量389

§３８３晶體衍射392

§３８４原子的大小393

§３８５能階395

§３８６哲學意義396

第３９章氣體分子動理論399

§３９１物質的性質399

§３９２氣體的壓強400

§３９３輻射的壓縮性404

§３９４溫度與動能405

§３９５理想氣體定律408

第４０章統計力學原理411

§４０１大氣的指數變化律411

§４０２玻爾茲曼定律412

§４０３液體的蒸發413

§４０４分子的速率分佈415

§４０５氣體比熱418

§４０６經典物理的失敗419

第４１章布朗運動422

§４１１能量均分422

§４１２輻射的熱平衡424

§４１３能量均分與量子振子428

§４１４無規行走430

第４２章分子動理論的應用433

§４２１蒸發433

§４２２熱離子發射436

§４２３熱電離437

§４２４化學動力學439

§４２５愛因斯坦輻射律440

第４３章擴散444

§４３１分子間的碰撞444

§４３２平均自由程446

§４３３漂移速率447

§４３４離子電導率449

§４３５分子擴散450

§４３６熱導率453

第４４章熱力學定律455

§４４１熱機、第一定律455

§４４２第二定律457

§４４３可逆機458

§４４４理想熱機的效率461

§４４５熱力學溫度463

§４４６熵465

第４５章熱力學範例469

§４５１內能469

§４５２應用472

§４５３克勞修斯克拉珀龍方程式475

第４６章棘輪和掣爪479

§４６１棘輪是怎樣運作的479

§４６２作為熱機的棘輪480

§４６３力學中的可逆性482

§４６４不可逆性483

§４６５序與熵485

第４７章聲、波動方程式488

§４７１波488

§４７２聲的傳播490

§４７３波動方程式491

§４７４波動方程式的解493

§４７５聲速494

第４８章拍496

§４８１兩列波的相加496

§４８２拍子和調製498

§４８３旁頻帶499

§４８４定域波列501

§４８５粒子的機率幅503

§４８６三維空間的波504

§４８７簡正模式505

第４９章波模507

§４９１波的反射507

§４９２具有固有頻率的約束波508

§４９３二維波模510

§４９４耦合擺513

§４９５線性系統514

第５０章諧波516

§５０１樂音516

§５０２傅立葉級數517

§５０３音色與諧與518

§５０４傅立葉係數520

§５０５能量定理523

§５０６非線性響應524

第５１章波527

§５１１舷波527

§５１２衝擊波528

§５１３固體中的波531

§５１４表面波534

第５２章物理定律的對稱性538

§５２１對稱操作538

§５２２空間與時間的對稱性538

§５２３對稱性與守恆定律541

§５２４鏡面反射541

§５２５極向量與軸向量544

§５２６哪一隻只是右手545

§５２７宇稱不守恆546

§５２８反物質547

§５２９對稱破缺549

索引５５０

附錄５５7

內容介紹

   《費曼物理學講義》對物理學的全貌進行了細緻、富有見地的闡述。 全書物理概念、理論架構清晰，講述生動，富有啟發性，擁有同類教材無法企及的深度與廣度。 全書涵蓋牛頓力學、統計物理學、麥克斯韋電動力學以及量子力學等內容，不僅對於物理系學子是優秀的教材，對於每一個試圖理解現代物理的讀者都是不可多得的經典讀物。

第 2 卷集中講述電磁學，主要內容有：靜電學與高斯定律；磁場；感應定律；麥克斯韋方程組及其在各種情況下的解；場的洛倫茲變換；鐵磁性；彎曲時空等。

目錄

第１章電磁學1

§１１電力1

§１２電場和磁場3

§１３向量場的特徵4

§１４電磁學定律6

§１５場是什麼10

§１６科學技術中的電磁學12

２章向量場的微分運算13

§２１對物理學的理解13

§２２標量場與向量場－T與h

14

§２３場的微商－梯度16

§２４算符 19

§２５ 的運算20

§２６熱流的微分方程21

§２７向量場的二階微商22

§２８陷阱25

第３章向量積分運算27

§３１向量積分；ψ的線積分27

§３２向量場的通量29

§３３來自小立方體的通量；

高斯定理31

§３４熱傳導；擴散方程式33

§３５向量場的環流35

§３６圍繞一正方形的環流；

斯托克斯定理36

§３７無旋度場與無散度場38

§３８總結39

第４章靜電學41

§４１靜電41

§４２庫侖定律；疊加原理42

§４３電位44

§４４E＝－46

§４５E的磁通量48

§４６高斯定理；E的散度51

§４７帶電球體的場52

§４８場線；等位面52

５章高斯定律的應用55

§５１靜電學就是高斯定律加…

55

§５２靜電場中的平衡55

§５３有導體時的平衡56

§５４原子的穩定性57

§５５線電荷的場57

§５６面電荷；平行板58

§５７帶電球體；球殼60

§５８點電荷的場是否精確

為１/r２60

§５９孤立導體的場63

§５１０導體空腔內的場64

第６章在各種情況下的電場66

§６１靜電勢的方程組66

§６２電偶極子67

§６３向量方程式述評69

§６４偶極子勢的梯度表示70

§６５任意電荷分佈的偶極子近似

72

§６６帶電導體的場74

§６７鏡像法74

§６８導電平面附近的點電荷75

§６９導電球體附近的點電荷77

§６１０電容器與平行極板78

§６１１高（電）壓擊穿80

§６１２場致發射顯微鏡81

７章在各種情況下的電場（續）83

§７１求靜電場的各種方法83

§７２二維場；復變函數84

§７３等離子體振盪88

§７４電解質內的膠態粒子90

§７５柵極的靜電場93

目錄第８章靜電能95

§８１電荷的靜電能；均勻帶電球

95

§８２電容器的能量；作用於帶電

導體上的力96

§８３離子晶體的靜電能99

§８４核內的靜電能101

§８５靜電場中的能量104

§８６點電荷的能量107

第９章大氣中的電學109

§９１大氣的電位梯度109

§９２大氣中的電流110

§９３大氣電流的來源112

§９４雷雨113

§９５電荷分離的機制116

§９６閃電119

第１０章電介質122

§１０１介電常數122

§１０２極化向量P124

§１０３極化電荷124

§１０４有電介質時的靜電方程組

127

§１０５有電介質時的場與力129

第１１章在電介質內部132

§１１１分子偶極子132

§１１２電子極化強度132

§１１３極性分子；取向極化135

§１１４電介質空腔裡的電場137

§１１５液體的介電常數；克勞

修斯莫索提方程式139

§１１６固態電介質140

§１１７鐵電現象；ＢａＴｉＯ３141

第１２章靜電模擬145

§１２１相同的方程組具有相同

的解145

§１２２熱流；無限大平面邊界附近的

點源146

§１２３繃緊的薄膜149

§１２４中子擴散；均勻媒介中的

均勻球形源151

§１２５無旋流體的流動；從球旁

經過的流動154

§１２６照度；對平面的均勻照明

156

§１２７自然界的「基本統一性」157

第１３章靜磁學159

§１３１磁場159

§１３２電流；電荷守恆159

§１３３作用於電流上的磁力161

§１３４恆定電流的磁場；安培定律

162

§１３５直導線與螺線管的磁場；

原子電流163

§１３６磁場與電場的相對性165

§１３７電流與電荷的變換170

§１３８疊加原理；右手定則171

１４章在各種不同情況下的磁場

173

§１４１矢勢173

§１４２已知電流的矢勢176

§１４３直導線177

§１４４長螺線管178

§１４５一個小電流迴路的場；磁偶

極子180

§１４６電路的矢勢182

§１４７畢奧薩伐爾定律182

第１５章矢勢184

§１５１作用於一電流迴路的力；

偶極子能量184

§１５２機械能與電能186

§１５３恆定電流的能量189

§１５４B與A的比較190

§１５５矢勢與量子力學192

§１５６對靜態是對的而對動態

將是錯的198

第１６章感生電流201

§１６１電動機與發電機201

§１６２變壓器與電感204

§１６３作用於感生電流上的力206

§１６４電工技術210

第１７章感應定律213

§１７１感應的物理過程213

§１７２「通量法則」的一些例外215

§１７３感生電場使粒子加速；電子

感應加速器216

§１７４一個佯謬218

§１７５交流發電機219

§１７６互感222

§１７７自感224

§１７８電感與磁能225

第１８章麥克斯韋方程組230

§１８１麥克斯韋方程組230

§１８２新的項是如何運作的232

§１８３全部經典物理學234

§１８４行移場235

§１８５光速238

§１８６求解麥克斯韋方程組；位能和

波動方程239

第１９章最小作用量原理243

§19１專題演講(完全按演講記錄付

印)243

§19２演講後補充的一段筆記258

２０章麥克斯韋方程組在自由空間

中的解259

§２０１自由空間中的波；平面波

259

§２０２三維波266

§２０３科學的想像268

§２０４球面波270

第２１章有電流和電荷時麥克斯韋

方程組的解275

§２１１光與電磁波275

§２１２由點源產生的球面波276

§２１３麥克斯韋方程組的通解278

§２１４振盪偶極子的場280

§２１５運動電荷的位能；李納和

維謝爾通解284

§２１６等速運動電荷的勢；洛倫

茲公式287

第２２章交流電路290

§２２１阻抗290

§２２２發電機294

§２２３理想元件網路；基爾霍夫

法則297

§２２４等效電路300

§２２５能量302

§２２６梯形網路303

§２２７濾波器305

§２２８其他電路元件308

第２３章空腔共振器312

§２３１實際電路元件312

§２３２在高頻時的電容器314

§２３３共振空腔318

§２３４腔模321

§２３５空腔與共振電路323

第２４章波導326

§２４１傳輸線326

§２４２矩形波導329

§２４３截止頻率331

§２４４導波的速率333

§２４５導波的觀測334

§２４６波導管334

§２４７波導模式337

§２４８另一種看待導波的方法337

第２５章用相對論符號表示的電動力學

341

§２５１四維向量341

§２５２標積343

§２５３四維梯度346

§２５４用四維符號表示的電動

力學349

§２５５運動電荷的四維勢350

§２５６電動力學方程組的不變性

351

第２６章場的洛倫茲變換353

§２６１運動電荷的四維勢353

§２６２勻速點電荷的場355

§２６３場的相對論轉換358

§２６４用相對論符號表示的

運動方程式364

第２７章場的能量和場的動量368

§２７１局域守恆368

§２７２能量守恆與電磁學369

§２７３電磁場中的能量密度和

能流370

§２７４場能的不確定性373

§２７５能流實例374

§２７６場的動量377

第２８章電磁品質381

§２８１點電荷場的能量381

§２８２運動電荷場的動量382

§２８３電磁品質383

§２８４電子作用於其自身上的力

384

§２８５改進麥克斯韋理論的嘗試

387

§２８６核力場393

第２９章電荷在電場和磁場中的運動

395

§２９１在勻強電場或勻強磁場中

的運動395

§２９２動量分析395

§２９３靜電透鏡397

§２９４磁透鏡398

§２９５電子顯微鏡398

§２９６加速器中的導向場399

§２９７交變梯度聚焦法402

§２９８在交叉的電場和磁場中的

運動404

第３０章晶體的內禀幾何405

§３０１晶體的內禀幾何405

§３０２晶體中的化學鍵407

§３０３晶體生長407

§３０４晶格408

§３０５二維對稱性409

§３０６三維對稱性412

§３０７金屬強度414

§３０８位錯與晶體生長415

§３０９布拉格奈晶體模型416

第３１章張量417

§３１１極化張量417

§３１２張量分量的轉換419

§３１３能量橢球420

§３１４其他張量；慣量張量423

§３１５叉積425

§３１６應力張量426

§３１７高階張量429

§３１８電磁動量的四維張量430

第３２章稠密材料的折射率433

§３２１物質的極化433

§３２２在電介質中的麥克斯韋

方程組435

§３２３電介質中的波437

§３２４複折射率440

§３２５混合物的折射率441

§３２６金屬中的波442

§３２７低頻近似與高頻近似；趨膚

深度與等離子體頻率444

第３３章表面反射448

§３３１光的反射與折射448

§３３２稠密材料中的波449

§３３３邊界條件452

§３３４反射波與透射波455

§３３５金屬上的反射460

§３３６全內反射461

第３４章物質的磁性464

§３４１抗磁性和順磁性464

§３４２磁矩與角動量466

§３４３原子磁體的進動467

§３４４抗磁性468

§３４５拉莫爾定理470

§３４６經典物理不會提供抗磁性

或順磁性471

§３４７量子力學中的角動量472

§３４８原子的磁能474

第３５章順磁性與磁共振476

§３５１量子化磁態476

§３５２斯特恩格拉赫實驗478

§３５３拉比分子束法479

§３５４大塊材料的順磁性482

§３５５絕熱退磁冷卻法485

§３５６核磁共振486

第３６章鐵磁性489

§３６１磁化電流489

§３６２H場494

§３６３磁化曲線495

§３６４鐵芯電感497

§３６５電磁鐵499

§３６６自發磁化501

第３７章磁性材料507

§３７１已知的鐵磁性507

§３７２熱力學性質510

§３７３磁滯迴線512

§３７４鐵磁性材料517

§３７５特殊磁性材料518

第３８章彈性學522

§３８１胡克定律522

§３８２均勻應變523

§３８３扭轉的棒；剪切波527

§３８４彎曲的梁531

§３８５彎折534

第３９章彈性材料536

§３９１應變張量536

§３９２彈性張量539

§３９３在彈性體中的移動542

§３９４非彈性行為545

§３９５計算彈性常數547

第４０章乾水的流動552

§４０１流體靜力學552

§４０２運動方程式553

§４０３定常流－伯努利定理557

§４０４環流561

§４０５渦線563

第４１章濕水的流動566

§４１１黏性566

§４１２黏性流動569

§４１３雷諾數570

§４１４經過一圓柱體的流動572

§４１５零黏性極限575

§４１６庫埃特流動576

第４２章彎曲空間579

§４２１二維彎曲空間579

§４２２三維空間的曲率584

§４２３我們的空間是彎曲的585

§４２４時空中的幾何學587

§４２５引力與等效原理587

§４２６在引力場中鐘的快慢588

§４２７時空的曲率591

§４２８在彎曲時空中的運動

592

§４２９愛因斯坦的引力理論594

索引596

附錄602