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Authorized translation from the English language edition， entitled Principles of Physics(Tenth Edition)，ISBN：9781118230749， by Jearl Walker， David Halliday and Robert Resnick. Published by John Wiley & Sons. No part of this book may be reproduced in any form without the written permission of the original copyrights holder. Copies of this book sold without a Wiley sticker on the cover are unauthorized and illegal. 本书中文简体字版由Wiley授权机械工业出版社独家出版。未经出版者允许，本书的任何部分不得以任何方式复制或抄袭。版权所有，翻印必究。 北京市版权局著作权合同登记图字：0120152386号。 目錄： 目录CONTENTS 目录 译者序 前言 致谢 全套书简明目录 第21章库仑定律 211库仑定律 212电荷是量子化的 213电荷是守恒的 复习和总结 习题 第22章电场 221电场 222带电粒子产生的电场 223偶极子产生的电场 224带电线产生的电场 225带电圆盘产生的电场 226电场中的点电荷 227电场中的偶极子 复习和总结 习题 第23章高斯定律 231电通量 232高斯定律 233带电绝缘导体 234高斯定律的应用：柱面对称 235高斯定律的应用：平面对称 236高斯定律的应用：球对称 复习和总结 习题 第24章电势 241电势 242等势面和电场 243带电粒子产生的电势 244电偶极子产生的电势 245连续电荷分布产生的电势 246由电势计算电场 247带电粒子系统的电势能 248带电绝缘导体的电势 复习和总结 习题 第25章电容 251电容 252计算电容 253并联和串联的电容器 254储存在电场中的能量 255有介电质的电容器 256介电质和高斯定律 复习和总结 习题 第26章电流和电阻 261电流 262电流密度 263电阻和电阻率 264欧姆定律 265功率，半导体，超导体 复习和总结 习题 第27章电路 271单回路电路 272多回路电路 273安培计和伏特计 274RC电路 复习和总结 习题 第28章磁场 281磁场和B→的定义 282正交场：电子的发现 283正交场：霍尔效应 284做圆周运动的带电粒子 285回旋加速器和同步加速器 286作用于载流导线上的磁场力 287作用于电流环路上的转距 288磁偶极矩 复习和总结 习题 第29章电流引起的磁场 291电流的磁场 292两平行电流之间的力 293安培定律 294螺线管和螺绕环 295载流线圈作为磁偶极子 复习和总结 习题 第30章电磁感应和电感 301法拉第定律和楞次定律 302电磁感应和能量转换 303感生电场 304电感器和电感 305自感 306RL电路 307磁场中储存的能量 308磁场的能量密度 309互感 复习和总结 习题 第31章电磁振荡与交流电 311LC振荡 312RLC电路中的阻尼振荡 313三种简单电路的受迫振荡 314串联RLC电路 315交流电路中的功率 316变压器 复习和总结 习题 第32章麦克斯韦方程组物质的磁性 321磁场的高斯定律 322感生磁场 323位移电流 324磁体 325磁性和电子 326抗磁性 327顺磁性 328铁磁性 复习和总结 习题 第33章电磁波 331电磁波 332能量输运和坡印亭矢量 333辐射压 334偏振 335反射和折射 336全内反射 337反射引起的偏振 复习和总结 习题 第34章成像 341像和平面镜 342球面镜 343球形折射面 344薄透镜 345光学仪器 346三个公式的证明 复习和总结 习题 第35章光的干涉 351光是波动 352杨氏干涉实验 353双缝干涉的光强 354薄膜干涉 355迈克耳孙干涉仪 复习和总结 习题 第36章光的衍射 361单缝衍射 362单缝衍射的光强 363圆孔衍射 364双缝衍射 365衍射光栅 366光栅：色散和分辨本领 367X射线衍射 复习和总结 习题 第37章相对论 371同时性和时间延缓 372长度的相对性 373洛伦兹变换 374速度的相对性 375光的多普勒效应 376动量和能量 复习和总结 习题 第38章光子和物质波 381光子和光的量子 382光电效应 383光子动量康普顿散射光的 干涉 384量子物理学的诞生 385电子和物质波 386薛定谔方程 387海森伯不确定原理 388从势台阶上的反射 389势垒的隧穿 复习和总结 习题 第39章对物质波的进一步讨论 391陷俘电子的能量 392陷俘电子的波函数 393有限势阱中的电子 394二维和三维的电子陷阱 395氢原子 复习和总结 习题 第40章都与原子有关 401原子的性质 402施特恩格拉赫实验 403磁共振 404不相容原理和陷阱中的多个电子 405建立周期表 406X射线与元素的排序 407激光 复习和总结 习题 第41章固体中电的传导 411金属的电性质 412半导体和掺杂 413pn结和晶体管 复习和总结 习题 第42章核物理学 421发现原子核 422原子核的一些性质 423放射性衰变 424α衰变 425β衰变 426放射性鉴年法 427测定辐射剂量 428原子核模型 复习和总结 习题 第43章原子核产生的能量 431核裂变 432核反应堆 433自然界中的核反应堆 434热核聚变：基本过程 435太阳和其他恒星中的热核聚变 436受控热核聚变 复习和总结 习题 第44章夸克、轻子和大爆炸 441基本粒子的一般性质 442轻子、强子和奇异性 443夸克和信使粒子 444宇宙学 复习和总结 习题 目录ⅩⅤⅠⅠ 附录 附录A国际单位制（SI） 附录B一些物理学基本常量 附录C一些天文数据 附录D换算因子 附录E数学公式 附录F元素的性质 附录G元素周期表 检查点和奇数题号习题的答案 內容試閱： 前言 我为什么要写这本书 面对巨大的挑战很有乐趣。这是我对学物理的看法。这想法来自那一天，我曾教的一位名叫莎伦的学生（现已毕业）突然问我：“在我的生活中，这些东西有什么用呢？”当然我立即回答说：“莎伦，在你的生活中每件事都和这有关——这就是物理学。” 她要我举一个例子，我想来想去就是想不出一个合适的。那个晚上我就开始写《物理学的飞行马戏团》（John Wiley & Sons公司，1975）。这本书是为莎伦而写，也是为我自己而写，因为我知道她的疑问也是我的疑问。我花了六年时间认真钻研了几十本物理学教科书，这些书都是根据好的教学计划认真地编写出来的，但都缺少了某些东西。物理学是有趣的学科之一，因为它是关于自然界是怎样运行的，但这些教科书完全没有谈到和真实自然界的任何关系，有趣的东西也都一点没有了。 我已经在《物理学原理》这本书中采纳了从新版的《物理学的飞行马戏团》中挑选出来的许多真实世界物理学的例子。许多材料来自我教的物理学导论课程。在这些课上，我可以从学生的面部表情和直率的评论判断哪些材料和展示有好的效果，而哪些却没有。我的成功和失败记录是形成这本书的基础。这里我要传达的信息和多年前遇到莎伦以来我给我遇到过的每一位学生传达的都同样是：“你们从基本的物理概念终究可以推导出有关真实世界的合理的结论，这种对真实世界的认识就是乐趣之所在。” 我写这本书有好几个目标，但首要的目标是给教师提供一些工具，他们据此可以教学生如何有效地阅读科学资料，懂得基本概念，思考科学问题，并且能够定量地解题。无论对学生还是教师来说，这个过程并不容易。确实，使用这本书的课程或许是学生学过的所有课程中挑战性的一门课。然而，它也可能是值得做的一件事，因为它揭示了所有科学和工程应用赖以实现的自然界的基本机理。 本书第9版的许多使用者（包括教师和学生）给我提出了改进本书的批评意见和建议。这些改进都体现在全书的叙述和习题中。出版商John Wiley & Sons公司和我把这本书看作不断发展的项目并鼓励使用者提出更多的意见。你们可以把建议、修改意见以及正面或负面的意见送交John Wiley & Sons或吉尔·沃克（通信地址：克利夫兰州立大学物理系，Cleveland，OH 44115 USA）；或博客地址：wwwflying circus of physicscom）。我们可能无法对所有的建议都做出回应，但我们会尽量保留并研究每一条建议。 哪些是新的东西？ 单元和学习目标“我要从这一节学习到什么？”几十年来好的学生和差的学生都问过我这个问题。问题在于，即使是一个善于思考的学生在阅读一个小节时，对是否抓住了要点也可能会感到没有信心。回想起我在用第1版哈里德和瑞斯尼克合著的《物理学》教学年的物理学课程时也有同样的感受。 在这一版中为使这个问题缓解一些，我在原来题目的基础上把各章重组成概念的单元，并将各单元的学习目标列出作为每个单元的开始。这些列出的项目是对阅读这一单元应当学到的要点和技巧的简明表述。紧接着每一组列项是对应当学到的关键概念的简明小结。例如，看一看第16章单元，学生在这一单元中要面临一大堆的概念和名词。我现在提供了明晰的检索清单，学生可以靠自己的能力把这些概念收集和分类，它的作用就好像飞行员起飞前在跑道上滑行时要通盘核对一遍程序表格一样。 课外作业习题和学习目标之间的关系在WileyPLUS中，每一章后面的每一个问题和习题都联系着学习目标，要回答（通常不用说出来）这样的问题：“我为什么要做这个习题？我应该从它学到什么？”通过明确一个习题的目的，我相信学生会用不同的语言但却相同的关键概念把学习目标更好地转移到其他的习题上。这种转移有助于克服常常遇到的困难，就是学生学会了解某一特殊的习题，但却不会把它的关键概念用于另一种条件下的问题。 重写某几章我的学生对关键的几章和另外几章中的一些方面不断地提出建议，所以在这一版中我重写了许多内容。例如，我重新构思了关于高斯定律和电势这两章，因为原先的这两章被证明对我的学生来说太困难了。现在的表述更加流畅，并且关键的要点表述更加直截了当。在有关量子物理的几章里，我扩展了薛定谔方程的范围，包括物质波在阶跃势上的反射。遵照一些教师的要求，我将玻尔原子的讨论和氢原子的薛定谔解分开，这样就可以绕过对玻尔工作的历史说明。还有，现在有了关于普朗克的黑体辐射的单元。 新的例题16个新的例题已经被增加到各章中，这是为了突出我的学生们感到困难的一些领域。 可视图解在WileyPLUS中可以得到这本教材的电子版，这是罗格斯大学（Rutgers University）的戴维·梅洛（David Maiullo）制作的教材中大约30幅照片和插图的视频。物理学中大部分是研究运动的事物，视频常常可以比静态的照片和图片提供更佳的描述。 在线辅助WileyPLUS不仅仅是在线评分的程序，实际上它还是生动的学习中心，配有许多不同的学习辅助材料，包括实时的解题指导、鼓励学生的嵌入式阅读测验、动画、几百道例题、大量的模拟和演示以及1500个以上的视频，内容从数学复习到与例题有关的微型课程。每学

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