改变世界的物理学

出版时间：1999-12  出版社：复旦大学出版社  作者：倪光炯  
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内容概要

内容提要
本书第二版是作者根据读者和专家的意见和建议，在保
持第一版特色的基础上，精心修改和补充而成。
本书以新的视角，重点勾勒20世纪物理学的重大成就以
及物理学在现代高新技术中的主要应用。全书共分十三章，结
合物理学在航天、激光、材料、信息、能源、医学、生命科学和宇
宙学等方面的应用，介绍物理学基本知识，融物理知识和前沿
应用为一体。
本书还重视对学生的科学素质的培养，结合科学史介绍
著名物理学家的创造性思维以及勇于探索的精神，并注意介
绍我国科技方面的重大成就及我国科学家的贡献。全书编写
力求深入浅出、文字流畅、图文并茂，并附有一定量的习题。
本书主要对象是大专院校文科类学生，也适合非物理专
业理科学生的阅读。还可作为广大中学教师和一般读者了解
物理基础知识及其与现代高新技术关系的参考读物。

书籍目录

目 录
第一章 导 论
1.1世界为什么变化这么快
1.2从自然哲学到物理学
一 中国古代的世界图景和哲学观
二 古代西方哲学观和物理知识
三 古代阿拉伯的物理知识
四 欧洲中世纪的科学为何发展缓慢
1.3经典物理学产生的条件和建立过程
一 文艺复兴
二 天文学的突破
三 伽利略和近代力学的诞生
四 笛卡儿、惠更斯和牛顿
1.419世纪物理学的成就和危机
一 电磁现象的研究
二 从法拉第到麦克斯韦
三 热力学与统计物理的建立和发展
四 经典物理学的“危机”，两朵乌云和三大发现
1.520世纪物理学的发展及其特点
一 向微观世界和宇宙空间进军
二 向新事物和“复杂性”进军
三 物理学与高新技术
1.6物理学的社会教育和思想文化功能
一 科学的双重功能
二 物理学是“求真”的
三 物理学是“至善”的
四 物理学是“美”的
参考资料
第二章 航天与力学
2.1万有引力定律的发现
一 牛顿生平
二 月亮为什么不掉下来
三 万有引力定律的建立
四 海王星的发现
2.2宇宙速度与动量及机械能守恒
一 火箭推进原理与动量守恒定律
二 机械能守恒定律
三 三个宇宙速度
四 多级火箭
2.3卫星运动与角动量守恒
一 人造地球卫星是怎样发射的
二 椭圆轨道与角动量守恒定律
三 失重现象及其解释
2.4人造地球卫星的应用
一 通信卫星
二 气象卫星
三 地球资源卫星
四 科学探测卫星
五 太空实验
附录2A 火箭推进与齐奥尔科夫斯基公式
附录2.B 人造地球卫星等航天器的返回
习 题
参考资料
第三章 无处不在的波
3.1振 动
一 一个弹簧振子的振动
二 振动的描述
三 电（偶极）振子模型
3.2声 波
一 声波――纵波
二 波的描述
三 声压、声强级和噪声
3.3电磁波概述
一 电磁波发现的历史
二 电磁波谱
三 无线电波的产生
四 电磁波――横波
3.4光的反射、折射和全反射
一 惠更斯原理
二 镜面反射
三 两种媒质界面上光的折射和反射
四 全反射
3.5光的干涉、衍射和偏振
一 光的干涉
二 光的衍射和分辨本领
三 全息 照相
四 有趣的偏振光
3.6无线电波、广播和电视
一 无线电波的传播
二 无线电广播
三 传真和电视
四 频带宽度、载波频率和频道数目的关系
3.7微波、雷达及其应用
一 微波通信
二 雷达、多普勒效应
三 微波能的利用
习 题
参考资料
第四章 奇妙的有色和无色世界――光与物质的相互作用
4.1光的量子性
一 光电效应
二 康普顿效应
三 电子对效应
四 三种效应的相对重要性
五 光的“波粒二重性”
4.2量子能级间的跃迁和辐射谱
一 原子的定态和量子能级
二 能级间跃迁的玻尔公式
三 原子、分子和固体的光谱概述
4.3颜色从哪里来
一 光的三原色
二 色视觉
三 光与原子相互作用的振子模型
四 天空为什么是蓝色的
五 云为何是白色的
六 物质的颜色和光的吸收
4.4红外线与紫外线
一 红外线的产生和吸收
二 红外线的探测及其应用
三 紫外线的性质、应用及其防护
附录4A 黑体辐射
习 题
参考资料
第五章 微观世界及其探索
5.1揭开研究微观世界序幕的三大发现
一 X射线的发现
二 放射性的发现
三 电子的发现
5.2原子结构
一 卢瑟福散射和原子核的发现
二 玻尔模型
三 电子的波粒二重性
四 粒子运动的测不准关系
5.3X射线与原子结构
一 X射线的产生和X射线谱
二 X射线的应用
5.4原子核的结构
一 中子的发现
二 一种新的相互作用力――核力
三 核能来源
四 α，β和γ放射性衰变
五 核子结构
六 神秘的反物质
5.5探索微观世界奥秘的近代技术
一 电子显微镜
二 质子激发X射线荧光分析（PIXE）
三 中子活化分析
四 高能电子散射和粒子对撞机
五 扫描隧道显微镜（STM）
六 原子力显微镜
习 题
参考资料
第六章 光彩夺目的新光源
6.1激光产生原理与激光器结构
一 激光产生原理
二 激光简史和我国的激光技术
三 激光器的结构
四 激光器的种类
6.2激光的特性及应用
一 激光的主要特性
二 激光应用简介
6.3同步辐射光源的发现和特性
一 同步辐射的发现
二 中国科学家的贡献
三 同步辐射的特性
6.4同步辐射装置和应用简介
一 同步辐射光源的组成部分
二 同步辐射装置的发展
三 同步辐射应用简介
习 题
参考资料
第七章 物理学与材料科学
7.1物质结构的基础知识
一 元素是构成材料的最小单位
二 分子的键型和构形
三 晶体的结合类型和结构
四 晶体特性
五 非晶凝聚态物质
7.2半导体
一 什么是半导体
二 本征半导体和杂质半导体
三 半导体硅材料
四 半导体材料的应用简介
7.3超导材料
一 超导体的基本特性
二 常规超导与高温超导
三 超导应用简介
7.4新型磁功能材料
一 电子 自旋
二 什么是巨磁电阻效应
三 产生巨磁电阻的基本原理
四 巨磁电阻效应的应用
7.5纳米材料与C60结构
一 纳米材料
二 纳米加工与原子操纵
三 举世瞩目的C6
76先进陶瓷与新型金属
一 先进陶瓷
二 新型金属
参考资料
第八章 信息技术
8.1信息和信息技术
一 信息的重要作用
二 信息技术发展的三个时期
8.2信息的获取
一 传感器技术
二 遥感技术及其分类
三 不同波段的三类遥感及其应用
8.3信息的传输
一 移动通信手段的发展
二 电子邮件
三 卫星通信
四 光纤通信
五 数字通信技术
8.4信息的处理和应用
一 信息的处理
二 信息技术的广泛应用
参考资料
第九章 物理学是能源科学的基础
9.1能源概况
一 能源及其分类
二 物理学与能源科学
三 能源与环境
四 能源危机
9.2能源利用和开发
一 热能及其到机械能的转换
二 电 能
三 机械能
四 太阳能
五 干净的氢能
9.3裂变反应堆――核电站
一 裂变发现及裂变能的释放
二 链式反应的可能性及可控性
三 可控链式反应的实现
四 核电站简介
五 核电的优势及发展概况
六 新一代核电站的研究开发
9.4可控热核聚变反应
一 如何实现自持的聚变反应
二 太阳中的热核聚变反应――引力约束
三 磁约束装置
四 惯性约束核聚变――激光核聚变
附录9A 空气质量监测与空气污染指数
习 题
参考资料
第十章 医学中的物理学
10.1生物电磁效应在诊断和治疗中的作用
一 生物电的发现
二 人体生物电的由来
三 心肌细胞的电兴奋和人工心脏起搏
四 生物磁现象
五 磁场与人体健康
10.2超声在医学上的应用
一 超声波的产生和接收
二 超声波的特性
三 超声诊断
四 利用超声多普勒技术测量血流速度
五 超声治疗
10.3放射性药物在诊断和治疗中的应用
一 放射性的基本规律
二 短寿命核素的生产和保存
三 放射性药物用于诊断
四 放射性药物用于治疗
10.4激光在医学上的应用
一 激光的生物效应
二 激光刀用于切割（气化）或烧灼治疗
三 激光纤维内窥镜
四 低功率激光的医学应用
10.5神奇的粒子手术刀
一 γ 刀
二 医用电子直线加速器
10.6CT技术和磁共振成像技术
一 从X射线摄影到XCT和ECT
二 磁共振成像
习 题
参考资料
第十一章 生命科学与物理学
11.1什么是生命
一 对生命现象认识的发展
二 从细胞水平看生命
三 从分子水平看生命（DNA简介）
二 恒星的演化及其归宿
三 从“天关客星”到脉冲星的发现
四 黑 洞
12.6太阳系和地球的起源与演化
一 太阳系概貌
二 太阳系的起源和演化
三 地球的起源和演化
四 做人是幸运的
习 题
参考资料
第十三章 从20世纪物理学看世界
13.1物理学的方法论
一 模型方法为什么灵
二 科学假说的重要作用
三 类比方法在科学发现和理论构建中的重要性
四 “统一性”是物理学的执着追求
五 向“边缘”开拓，向“极限”挑战，从“交叉”处找突破口
六 物理学研究中个人与集体的关系
13.2物理学的认识论
一 认识论的相对性原理
一 认识始干变革
三 从相对真理到绝对真理
四 对科学家失误的认识
五 科学技术是一把“双刃剑”
六 既是演员，又是观众
参考资料
物理常数和天文常数表
习题答案