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| 編輯推薦： |
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《伯克利物理学教程》中译本自上世纪七十年代印行以来已过去三十多年。然而，即便如此，时至今日国内高校从事物理教学的教师和选修基础物理课程的学生乃至研究生仍然感觉，由于本教程独具匠心的内容编排体系，作为一家之言，无论是对基础物理的教、学还是应用，以及对从事相关的研究工作而言，《伯克利物理学教程》依旧不失为一部极有阅读、参考价值的优秀教程。令人遗憾的是，由于诸多历史原因，曾经风靡一时的《伯克利物理学教程》如今在市面上已难觅其踪影，加之原版本以英制单位为主，使其进一步的普及受到一定制约。而近几年，国外陆续推出了该套教程的*版本SI版（国际单位制版）。在此背景下，机械工业出版社决定重新正式引进本套教程，继2014年推出本教程的英文影印版后，再次委托复旦大学、北京大学和南开大学的教授承担翻译修订工作，推出了精装中译本（电磁学卷将于2017年出版），以飨读者！希望这部原汁原味的经典著作能满足物理教师的教学与研究之用！
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| 內容簡介： |
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本书是《伯克利物理学教程》第三卷，专门讨论波动现象。全书强调不同波动现象之间的相似性和可类比性，并介绍了许多重要波动现象的实例。各章末附有习题和大量课外实验，有助于读者对有关概念的深入理解。
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| 關於作者： |
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Frank S.Crawford（1923-2003），毕业于加州大学伯克利分校，并在此工作至1991年退休。其研究领域涉及粒子物理、天文物理，以及日常生活中的物理现象等。
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| 目錄：
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中译本再版前言“伯克利物理学教程”序“伯克利物理学教程”原序（一）“伯克利物理学教程”原序（二）出版说明前言致谢教学说明第1章简单体系的自由振动211引言212一个自由度体系的自由振动3术语3回复力和惯性4振动的行为4ω2的物理意义4阻尼振动4例1：单摆4例2：有质量的物体和弹簧——纵向振动6例3：有质量的物体和弹簧——横向振动7玩具弹簧近似8小振动近似8例4：LC电路1013线性和叠加原理11线性齐次方程11初始条件的叠加12线性非齐次方程13例5：球面摆1314两个自由度体系的自由振动14一个模式的性质14例6：简单的球面摆15例7：二维谐振子15简正坐标16振动模式的系统求解法17例8：两个耦合的有质量物体的纵向振动19例9：两个耦合的有质量物体的横向振动21例10：两个耦合的LC电路2315拍24调制25准谐振动25例11：两个音叉产生的拍26平方律探测器26例12：两个可见光源之间的拍28例13：两个弱耦合的等同振子的简正模式之间的拍28特殊例子31习题与课外实验31第2章多自由度体系的自由振动4221引言42驻波即简正模式42串珠弦的模式4322连续弦的横向模式44纵振动与横振动44线偏振44经典波动方程46驻波47波速48边界条件48谐频比48波数49色散关系50实际钢琴弦的色散关系50非色散波与色散波5023连续弦的一般运动和傅里叶分析51两端固定的弦的运动51两端为零的函数的傅里叶级数51z的周期函数的傅里叶分析52求傅里叶系数53傅里叶系数54·ⅩⅩ·方波54时间的周期函数的傅里叶分析55钢琴的和音56其他边界条件57激发方式对音品的影响58均匀弦模式形成完备函数系58非均匀弦58驻波的正弦形状是均匀体系的标志59非均匀弦的模式形成完备函数系59本征函数6024具有N个自由度的不连续体系的模式60例1：串珠弦的横振动61运动方程61简正模式62串珠弦的严格色散关系63边界条件63连续或长波长极限64实际钢琴弦的色散关系65例2：弹簧与有质量物体组成的体系的纵振动66集总参量和分布参量67例3：玩具弹簧68例4：LC网络68a的意义69色散关系的其他形式70例5：耦合摆70例6：等离子体振荡72特殊例子74习题与课外实验74第3章受迫振荡8531引言8532有阻尼的、由外力驱动的一维谐振子85自由振荡的瞬态衰减86谐驱动力作用下的稳态振荡87吸收振幅和弹性振幅88共振89例1：硬纸板管的衰减时间90弹性振幅的频率依赖性91其他“共振曲线”92瞬态受迫振荡93原先没有扰动的振子93情况1：驱动频率等于自然振荡频率94情况2：零阻尼和无休止的拍94情况3：瞬态拍95共振形状的定性探讨9533两个自由度体系的共振97例2：双耦合摆的受迫振荡98每一种模式的行为都像一个被驱动的振子99每一部分的运动都看作各种驱动模式的叠加99多个耦合摆体系的受迫振荡10034滤波器101例3：用双耦合摆作为机械滤波器101高频截止102低频截止102术语103例4：机械带通滤波器104例5：机械低通滤波器104例6：电学带通滤波器105例7：电学低通滤波器106例8：用于直流电源的低通滤波器10635具有多个自由度的闭合体系的受迫振荡107忽略阻尼107运动部分的相对相位108例9：耦合摆108连续近似109克莱因戈尔登波动方程110ω2＞ω20：正弦波110ω2＜ω20：指数波110用耦合摆作为高通滤波器111指数波的术语112·ⅩⅩⅠ·色散关系113色散性介质或波抗性介质113例10：电离层113波透入波抗性区域114共振116束缚模式116耦合摆体系受迫振荡的精确解117色散性频率范围117较低的波抗性范围117较高的波抗性范围118习题与课外实验119第4章行波12941引言129开放体系129振幅关系129相位关系13042一维谐行波和相速度130相速度130行波和驻波有相同的色散关系吗？132耦合摆线性列阵的色散律132正弦行波133开放体系中的指数波133指数式锯齿波133色散正弦波和非色散正弦波133波抗性的指数波134例1：串珠弦上的横波134例2：串珠弦上的纵波135声音的相速度——牛顿模型135修正牛顿的错误137例3：地球电离层中的电磁波及超过c的相速度139例4：传输线——低通滤波器140这种低通传输线的相速度能超过c吗？141直平行传输线组的相速度142例5：平行板传输线14243折射率和色散144表41几种常用材料的折射率145折射率随颜色的变化——色散145折射和斯涅耳定律146玻璃的色散146表42玻璃折射率的色散147为什么折射率随频率而变化？147例6：“玻璃分子”的简单模型148大于c的相速度150指数波——波抗性频率范围150例7：电离层的色散151低频截止频率的定性解释152在色散频率范围内折射率的定性讨论154术语：为什么我们总是考虑E而忽略B？15544阻抗和能通量156例8：连续弦上的横向行驶156特性阻抗157发送器输出功率158由行波输送的能量159例9：弹簧上纵波的辐射160例10：声波161标准声强162术语：分贝162应用：引起痛苦的声强的方均根计示压强162应用：引起痛苦的响声振幅163应用：勉强可听到的声音的振幅163应用：典型高保真度扬声器的声频输出163应用：两个接近于令人感到痛苦的声音的叠加163例11：低通传输线上的行波164例12：平行板传输线165透明介质中的平面电磁波167无界真空中的平面电磁波167应用：求出太阳常数169电磁辐射能流通量的测量170可见光的标准强度——烛光171表面亮度171为什么当月亮靠近时看起来并没有更亮一些？172照度——英尺烛光173表43表面亮度174应用：40 W灯泡和月亮的比较174应用：人造卫星月镜174习题与课外实验174第5章反射185·ⅩⅩⅡ·51引言18552理想的终止185例1：连续弦185阻抗匹配186分布负载186例2：平行板传输线186单位面积的电阻187自由空间布188长直且平行的波188自由空间中平面波的终止189理想终止的其他方法19053反射和透射190连续弦190失配的负载阻抗怎样引起反射190反射系数191回复力和位移有符号相反的反射192色散介质界面上的反射193色散介质界面上的透射193边界条件和连续性193振幅透射系数193情况1：理想阻抗匹配194情况2：无限大的曳力194情况3：零曳力194正弦波的一般形式195例3：声波的反射196封闭端196开放端196开管的有效长度197例4：传输线中的反射197例5：短路端——零阻抗198例6：开路端——无限大阻抗198平行板传输线198场的反射系数198例7：在ε有间断的传输线中的反射199例8：可见光的反射19954两个透明介质之间的阻抗匹配199不反射层200小反射近似201不反射层的解201例9：光阻抗匹配202渐变截面202例10：指数喇叭203例11：渐变折射率20355在薄膜内的反射203干涉条纹203例12：为什么第一干涉条纹是白的（课外实验）？204最漂亮的干涉条纹204干涉条纹强度的表达式204一加一等于四?205例13： 显微镜承物片中的法布里珀罗干涉条纹205习题与课外实验206第6章调制、脉冲和波包22061引言22062群速度220调制负载信号220两个简谐振动叠加给出调幅的振荡221两个正弦行波叠加给出调幅的行波222调制速度222群速度223例1：调幅无线电波224旁带225带宽225“音乐”以群速度行进226例2：真空中的电磁辐射226例3：其他非色散波226例4：电离层中的电磁波227例5：水上表面波227表61深水波228应用22863脉冲229转动矢量图229构造一个脉冲230脉冲期间231带宽时间间隔乘积231敲打钢琴232有限期间内的简谐振动232例6：电视带宽233例7：可见光广播233“方”形频谱所产生的脉冲ψt的精确解233傅里叶积分237·ⅩⅩⅢ·傅里叶频谱237行进波包238长度与波数带宽的乘积239波包随时间的扩散239水中的波包24064脉冲的傅里叶分析240有限期间的脉冲240从傅里叶求和到傅里叶积分242傅里叶积分243应用：方形频谱244应用：在时间上的方形脉冲245用钢琴对拍手进行傅里叶分析245时间的δ函数247应用：阻尼谐振子——自然线宽247自由衰变与受迫振荡的比较248洛伦兹谱线形状——对共振曲线的联系249自然频率和频率宽度的测量24965行进波包的傅里叶分析251在均匀色散介质中的行波251非色散波特殊情况251非色散波和经典波动方程252保持形状的波满足经典波动方程252习题与课外实验253第7章二维和三维的波27171引言27172简谐平面波和传播矢量271传播矢量272为什么没有波长矢量？272等相面272相速度273三维色散关系273情况1：真空中的电磁波273情况2：色散介质中的电磁波273情况3：电离层中的电磁波273驻波273行波和驻波的混合274三维波动方程和经典波动方程274情况1：真空中的电磁波274情况2：均匀色散介质中的电磁波275情况3：电离层中的电磁波275例1：矩形波导中的电磁波275低频截止频率276波导截止频率的物理来源276交叉行波277相速度、群速度和c277例2：光从玻璃入射到空气的反射和透射279全内反射的临界角280斯涅耳定律280全内反射280光的势垒穿透28173水波282直波282理想水的性质283水驻波284容器壁上的边界条件285水平运动和垂直运动之间的关系285底部边界条件285深水波285浅水波286重力水波的色散关系286表面张力波288行进水波28874电磁波288真空中的麦克斯韦方程288真空中电磁波的经典波动方程288真空中的电磁平面波289电磁平面波是横波289Ex和By的耦合290线偏振和椭圆偏振290简谐行波291简谐驻波291平面波中的能流通量292坡印亭矢量293行波中的能量密度和能流通量293驻波中的能量密度和能流通量293·ⅩⅩⅣ·平面行波中的线性动量流通量——辐射压力294平面行波中的角动量296均匀介质中的电磁波29775点电荷的辐射297有源项的麦克斯韦方程297高斯定理和E的通量守恒298电荷运动298辐射场301推广到任意的（非相对论性）点电荷301避免“重叠”302一旦E知道了，B也就知道了302点电荷辐射的能量302在所有方向发射的总瞬时功率303辐射功率的著名公式304辐射和“近区”场304立体角的定义304辐射到一个微分立体角dΩ中的功率305电偶极辐射305原子发射光的自然线宽度305为什么天空是蓝色的？307蓝天定律308散射积分截面308经典汤姆孙散射截面309习题与课外实验309第8章偏振32181引言32182偏振态的描写322横波的偏振322有效点电荷323线偏振323线偏振驻波324线偏振行波324圆偏振324圆偏振驻波325圆偏振行波325圆偏振行波手征的规定326横偏振态的性质326一般横偏振——椭圆偏振327复数记法328复数波函数和复数振幅328正交归一波函数328用复数表示的对时间求平均的能流通量329偏振光的其他完备表示329圆偏振表示33083偏振横波的产生331通过选择发射产生偏振331通过选择吸收产生偏振332导线束332偏振片333理想偏振镜——马吕斯定律335单一散射引起的偏振335通过多次散射消除偏振性337通过镜面反射引起的偏振——布儒斯特角337镜面反射光的相位关系338镜面反射光的强度关系339用于激光器的布儒斯特窗339虹的偏振34084双折射340塞璐玢340延迟板的慢轴和快轴341相对相位延迟341四分之一波片342延迟板的性质342表81某些单轴晶体及其折射率344旋光性344巴斯德的第一个伟大发现345金属反射34585带宽度、相干时间及偏振346发射偏振辐射的经典原子346偏振态的持续时间347相干时间348非偏振辐射的定义348偏振的测量348测量时间349四个常数的测量349圆起偏振镜351四分之一波片和半波片351非偏振光352·ⅩⅩⅤ·部分偏振353习题与课外实验353第9章干涉和衍射36691引言36692两个相干点源之间的干涉367相干源367相长和相消干涉367干涉图样368近场和远场368近和远之间的“边界”369用一个会聚透镜来得到远场干涉图样369远场干涉图样370主极大370由路程差产生的相对相位372“平均”行波372光子通量373双缝干涉图样373同相振动源373异相振动源374近θ=0°处的干涉图样374能量守恒375一加一等于四376一加一等于零37693两个独立源之间的干涉377独立源和相干时间377“不相干”和干涉377布朗和特威斯实验37894一个“点”光源能有多大?380经典点源380简单的扩展源380相干条件38195一个“束”行波的角宽度382波束的角宽度是受衍射限制的382一个波束是一干涉极大383束的角宽度384应用：激光束与手电筒光束的对照38596衍射和惠更斯原理385干涉和衍射之间的区别385一个不透明的屏是怎样工作的386亮的和黑的不透明屏386不透明屏上一个洞的影响387惠更斯原理388用惠更斯作图法对单缝衍射图样的计算388单缝衍射图样391受衍射限制的束的角宽度392人眼的角分辨393瑞利判据394术语：夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射394相干源横向空间依赖关系的傅里叶分析394傅里叶分析的重要结果396两个宽缝的衍射图样396多个全同的平行宽缝的衍射图样397多缝干涉图样397主极大、中心极大、白光源398主极大的角宽度398透射型衍射光栅400不透明障碍物所致的衍射400阴影能扩展到下游多远？40197几何光学402镜式反射402来自—规则线阵的非镜式反射403点漂在一个镜子内的像——虚源和实源403折射—斯涅耳定律—费马原理403椭球面镜405凹抛物面镜406凹球面镜406球面像差406近法线入射在薄玻璃棱镜上的光线的偏转407棱镜的色散407用薄透镜使旁轴光线聚焦407有一个焦点的必要条件408·ⅩⅩⅥ·透镜制造者的公式408焦平面408点物的实点像408薄透镜公式409横向放大率409会聚透镜410虚像410发散透镜410以屈光度为单位的透镜曲率410简易放大镜411针孔放大镜412你是否把物体看颠倒了？412瞳孔练习412望远镜412显微镜413厚的球面透镜或圆柱面透镜413在单个球面上的偏转413列文虎克显微镜414苏格兰岩反向反射器415习题与课外实验415补充论题4381弱耦合全同谐振子的“微观例子438氨分子438中性K介子4392德布罗意波的色散关系440箱中的电子440驻波的形状像小提琴弦的形状440驻波频率不同于小提琴弦的频率441不均匀介质4413粒子穿透到空间上的一个“经典禁戒”区域442与耦合摆的类比4434德布罗意波的相速度和群速度4445德布罗意波的波动方程4456一个一维“原子”的电磁辐射446为什么辐射频率等于拍频4467时间相干和光学拍4468天空为什么是亮的?4479物质介质中的电磁波450麦克斯韦方程450线性各向同性介质451静场的χ、χm、ε和μ的定义452与时间有关的场的电极化率和磁化率452线性各向同性介质的简单模型453在麦克斯韦方程中使用复量454复数的电极化率455复数介电常数456线性各向同性介质的简单模型的复数介电常数456线性各向同性介质的麦克斯韦方程457中性均匀线性各向同性介质的麦克斯韦方程457波动方程458复折射率459平面波解459沿z方向传播的平面波459平面波中E和B的关系459复折射率的数值示例460平面波的反射和透射460z＝0处的边界条件461例子：导体色散关系的简单模型462“纯电阻”频率区域462情况1：“疏电阻介质”463情况2：“密电阻介质”464纯弹性频率区域465情况1：色散频率区域466情况2：波抗性频率区域466导体性质综述467应用：固体银467应用：石墨468附录4701泰勒级数4702常用级数470sinx和cosx470指数eax470sinhx和coshx470含有指数的一些关系470tanx471二项式级数（1+x）n4713简谐函数的叠加4714矢量恒等式473补充阅读475重要常数478常用恒等式480SI词头481电磁波谱482索引483
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前言
这一卷专门研究波动学。这是一个广泛的课题。人人都知道许多涉及波动的自然现象，诸如水波、声波、光波、无线电波、地震波、德布罗意波以及其他各种波。而且仔细查阅一下任何物理学图书室的书架都会发现，对波动现象某一个方面的研究（譬如说水中的超声波）就可以占用整本的书或期刊，甚至可能吸引某个科学家的全部注意力。令人惊异的是，在这些狭窄研究领域之一工作的专家，通常能够相当容易地同其他一些被认为在与此无关的也被认为是狭窄的领域内工作的专家进行交流，为此他首先只需要学会对方的行话，学会他们所使用的单位（譬如，秒差距是什么意思？）以及哪些物理量是重要的，等等。的确，一旦他发现自己的兴趣有了改变，他就可以迅速地改行而成为新领域里的专家。这种情况之所以可能，是由于有一个明显的事实，即许多完全不一样的和表面上互不相干的物理现象，都可以用一系列共同的概念来描述，因而科学家之间具有共同的语言。在这些共同使用的概念中，有许多就暗含在波动这个词内。
本书的主要目的是阐述波动学的一些基本概念以及这些概念之间的相互联系。为了达到这个目的，本书是按照这些概念，而不是按照诸如声、光等可观察的自然现象来组织编写的。
另一个目的是要使读者熟悉许多重要而有趣的波动例子，从而具体地认识这些基本概念的普遍性及其广泛应用。所以，每当引进一个新概念后，就把它立即应用到许多不同的物理体系上加以说明，例如弦线、玩具弹簧、传输线、硬纸筒、光束等。与之相并列的另一种方法，是先用一个简单例子（例如拉紧的弦）引出这些有用的概念，然后再考虑其他有意义的物理体系。
通过选择彼此之间具有相似几何外貌的不同示例，我希望能鼓励学生去寻求不同的波动现象之间的相似性和类比性。我也希望能激发学生的勇气，当他们面对一些新现象时能够利用这些类比来妄测。类比法的利用常常会有众所周知的危险性，也可能隐藏着错误。但是，什么事情都会是这样。（把光猜测为可能像是类似果冻的以太中的机械波，曾经是一种非常有效的类比。它曾经帮助麦克斯韦得出他的著名方程组，并导出了一些重要的预言。有一些实验特别是迈克尔逊和莫雷实验证明这种机械模型不可能完全正确，爱因斯坦于是指出了如何放弃这个模型而仍然保留下麦克斯韦方程组。爱因斯坦宁愿直接去推测这些方程组，这可以称为纯粹的导出法。现在大多数物理学家虽然仍然在利用类比法和模型来帮助导出一些新的方程，但他们在发表结果时通常只给出方程，而不给出利用类比和模型导出这些方程的过程。）
课外实验是本卷的重要组成部分，它们能够给学生带来乐趣和培养他们的洞察力，而这是从普通课堂演示和实验室实验得不到的，尽管课堂演示和实验室实验也同等重要。这些课外实验全都是家庭物理学类型的实验，只需要很少的甚至不需要特殊的设备。（只需要有一个光学工具箱。虽然手头可能没有音叉、玩具弹簧和硬纸筒等，但它们十分便宜，并不特殊。）这些实验确实是让学生在家里做的，不是在实验室里做的。其中的许多实验，叫做演示可能比叫做实验更确切些。
本书中讨论的每一个主要概念，都至少有一个课外实验加以演示。除了引用例子来说明概念外，课外实验还使学生有机会与一些物理现象直接接触。由于这些实验是在家里做的，这种接触是十分密切的，是从容不迫的。这一点很重要。在家里做实验没有伙伴帮忙，一切都必须自己动手；也没有指导教师向你解释演示的意义和结果，一切都要依靠自己。你可以按照自己的速度进行演示，想做多少次就可以做多少次。
课外实验有一个很宝贵的特点，那就是，如果你在晚上才想起你上星期做过的一个实验有不清楚的地方，那么十五分钟以后，你就能安排妥当重做一次实验。这一点很重要，因为在真正的实验工作中，从来没有一个人头一次就把它搞对了。事后的思考是成功的秘诀（还有一些别的因素）。对于学习来说，有害和有妨碍的事情，莫过于由于实验设备已经拆掉了或者由于实验室已经关门（或由于别的莫明其妙的理由）而不善于在实验以后继续进行思考。
最后，我还希望通过课外实验去培养学生具有我称之为的对现象的鉴赏力。我希望学生用自己的双手去创造出一个场面，能使他的眼睛、耳朵和头脑既感到新鲜、惊奇，又感到十分愉快
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