物理實驗（第十版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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國立虎尾科技大學 物理教學小組

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《現代材料科學導論》 書籍簡介 作者： [虛構作者姓名，如：張偉、李明、王芳] 齣版社： [虛構齣版社名稱，如：科技文獻齣版社、高等教育齣版社] 版次： 第一版 頁碼與篇幅： 約 650 頁，包含大量彩色插圖、圖錶和案例分析。 --- 內容概述 《現代材料科學導論》旨在為材料學、化學、物理學、機械工程以及相關理工科專業的本科生和研究生提供一個全麵、深入且與時俱進的材料科學基礎框架。本書突破瞭傳統材料學教材側重於單一材料體係（如金屬、陶瓷）的局限性，而是構建瞭一個以“結構-性能-加工-應用”為核心的現代材料科學研究範式。本書強調理解原子和微觀結構如何決定宏觀性能，以及如何通過控製這些結構來實現對材料性能的精確調控。 全書共分為六大部分，二十章內容，結構清晰，邏輯嚴密。 --- 第一部分：材料科學基礎與原子結構 (Foundations and Atomic Structure) 本部分奠定材料科學的理論基石，深入探討物質的微觀構成和基本相互作用。 第一章：材料科學的範疇與發展曆程 介紹材料科學在現代工程中的核心地位，追溯從古代冶金到二十一世紀先進功能材料的發展脈絡。重點分析材料科學與工程、化學、物理學的交叉融閤。 第二章：原子結構、晶體結構與鍵閤 詳細闡述原子內部的電子排布、量子力學基礎對材料性質的影響。深入討論離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力等基本鍵閤類型及其對材料宏觀力學和電學性質的決定作用。係統介紹晶格理論、布拉維點陣、晶體結構（如麵心立方、體心立方、六方最密堆積）的幾何描述，以及密堆積、晶格缺陷（點缺陷、綫缺陷、麵缺陷）的形成與對性能的影響。 第三章：晶體衍射與結構錶徵 側重於實驗技術在材料結構分析中的應用。詳細介紹X射綫衍射（XRD）的原理、布拉格方程的應用，以及如何利用XRD確定晶體結構、晶粒大小和殘餘應力。引入電子衍射（SAED）和中子衍射的基本概念。 --- 第二部分：熱力學、動力學與相變 (Thermodynamics, Kinetics, and Phase Transformations) 本部分聚焦於材料體係的穩定性和演化規律，是理解材料加工和服役性能的基礎。 第四章：材料的熱力學基礎 從吉布斯自由能齣發，解釋相的穩定性、化學勢以及固溶體的熱力學性質。重點分析相圖（如二元、三元相圖）的構建與解讀，包括液相綫、固相綫、共晶點和共析點的物理意義。 第五章：擴散與材料動力學 深入講解固體內的原子遷移機製——擴散。涵蓋菲剋第一定律和第二定律，擴散係數的溫度依賴性（阿倫尼烏斯關係），以及擴散在固態反應、滲碳、燒結等過程中的關鍵作用。 第六章：相變原理與動力學 係統闡述材料相變的熱力學驅動力和動力學過程。詳細討論形核理論（均相與非均相形核）和長大機製。重點剖析非擴散相變（如馬氏體轉變）的特點和機製，以及擴散相變（如析齣相形成）的動力學控製。 --- 第三部分：工程金屬材料 (Engineering Metallic Materials) 本部分專注於應用最為廣泛的金屬材料，從微觀結構控製到宏觀力學行為的建立。 第七章：金屬的塑性變形與強化機製 詳細分析位錯的幾何結構、運動（滑移與攀移）和交互作用。全麵介紹金屬材料的強化方法：固溶強化、晶粒細化強化（Hall-Petch關係）、形變強化（加工硬化）和沉澱強化（析齣物釘紮效應）。 第八章：鐵基閤金：鋼鐵材料 深入解析碳在鐵中的溶解度、奧氏體與鐵素體的結構特點。詳述相變圖（Fe-Fe3C），以及退火、正火、淬火和迴火等熱處理工藝如何精確調控鋼的組織（珠光體、貝氏體、馬氏體）和最終性能。探討閤金鋼（如不銹鋼、工具鋼）的微觀設計。 第九章：有色金屬與特種閤金 覆蓋鋁閤金、鈦閤金、鎳基高溫閤金等重要非鐵金屬體係。重點討論其在航空航天、交通運輸等領域的應用，以及固溶處理和時效強化在這些閤金中的特殊作用。 --- 第四部分：結構陶瓷與高分子材料 (Structural Ceramics and Polymeric Materials) 本部分拓展材料的廣度，關注非金屬材料的結構特性和獨特的性能錶現。 第十章：結構陶瓷的製備與性能 介紹氧化物陶瓷（如氧化鋁、氧化鋯）和非氧化物陶瓷（如碳化矽、氮化矽）的原子結構特點。重點講解陶瓷的燒結過程（液相燒結與固相燒結）、微觀孔隙率對力學性能（尤其是斷裂韌性）的影響，以及抗熱震性。 第十一章：高分子材料的結構與性質 從單體到聚閤物的形成，闡述聚閤反應類型（加成、縮聚）。深入分析聚閤物的微觀結構：綫型、支化型、交聯型結構，以及結晶度、玻璃化轉變溫度（Tg）和熔點（Tm）的概念。 第十二章：高分子材料的力學行為與加工 探討粘彈性理論，解釋高分子材料的蠕變和應力鬆弛現象。分析拉伸、壓縮、蠕變等不同應力狀態下的響應。介紹擠齣、注塑、吹塑等主要的加工成型技術。 --- 第五部分：功能材料與先進應用 (Functional Materials and Advanced Applications) 本部分聚焦於二十一世紀材料科學的前沿領域，探討材料如何實現特定的電、磁、光、熱功能。 第十三章：電子材料與半導體物理 係統介紹能帶理論在半導體材料中的應用，費米能級、本徵半導體與雜質半導體的導電機製。詳述P型和N型摻雜，PN結的形成及其在二極管和晶體管中的作用。 第十四章：電介質與電容器材料 分析電介質的極化機製（電子、離子、偶極子極化）。介紹鐵電材料的特性、疇結構與電滯迴綫。探討高介電常數材料在存儲器件中的應用。 第十五章：磁性材料 區分抗磁性、順磁性、鐵磁性和反鐵磁性。深入講解磁疇、磁疇壁、磁化過程（可逆與不可逆過程）。介紹軟磁材料（如坡莫閤金）和硬磁材料（如永磁體）的微觀設計原則。 第十六章：光學材料與光電子學 討論光的吸收、發射與散射機製。介紹透明陶瓷、光縴材料（色散與損耗）、以及在LED和激光器中應用的發光材料（半導體量子點與磷光體）。 第十七章：生物材料與生物相容性 探討用於植入體內或接觸生物組織的材料的選擇標準，包括機械性能與體液環境的相互作用。介紹生物活性材料、生物惰性材料以及可降解聚閤物。 --- 第六部分：材料的失效、設計與環境影響 (Failure, Design, and Environmental Impact) 本部分關注材料的服役壽命、可靠性以及可持續發展。 第十八章：材料的斷裂力學與疲勞 詳細介紹材料斷裂的分類（韌性斷裂與脆性斷裂）。運用Griffith裂紋理論和綫彈性斷裂力學（KIC），定量評估材料的抗裂紋擴展能力。深入分析循環載荷下的疲勞失效機製、S-N麯綫，以及疲勞裂紋的萌生、擴展與最終斷裂。 第十九章：材料的腐蝕與防護 闡述電化學腐蝕的基本原理，如陽極氧化和陰極反應。分類介紹不同類型的腐蝕（均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕開裂）。重點討論緩蝕劑、塗層、犧牲陽極保護等防護技術。 第二十章：先進材料設計與可持續性 討論計算材料學（CALPHAD方法、第一性原理計算）在材料設計中的應用。引入材料基因組計劃的概念，探討輕量化設計、增材製造（3D打印）對材料結構和性能的反饋影響，以及材料的迴收與綠色製造原則。 --- 本書特色 1. 跨學科整閤： 本書將傳統材料學與新興的功能材料、生物材料緊密結閤，確保讀者對材料科學的全貌有清晰認識。 2. 理論與實踐並重： 每章末尾設有“思考與拓展”部分，包含需要運用所學理論解決的定量問題，以及啓發性的工程案例。 3. 現代錶徵技術導嚮： 不僅介紹材料的結構，更強調如何通過現代手段（如TEM、SEM、AFM）觀察和驗證這些結構。 4. 清晰的圖示： 大量原創或精選的示意圖和照片，有效可視化復雜的微觀結構和物理過程，如晶體缺陷的運動、能帶結構的演變等。 《現代材料科學導論》是材料科學領域學生、科研人員以及需要深入理解材料基礎知識的工程師的理想參考書。

评分☆☆☆☆☆

從一個長期使用物理實驗教材的學生的角度來看，這本第十版的排版風格和視覺設計，其實也是一個加分項。早期的實驗書，那種黑白、密密麻麻的文字，常常讓人光是翻閱就覺得壓力山大。但這一版在圖文配置上明顯做瞭現代化的調整，它不再是單純的文字敘述，而是搭配瞭大量清晰、高解析度的儀器結構圖和實驗架設圖。特別是那些關於電路連接、真空係統搭建的示意圖，做得非常直觀，幾乎不需要太多想像力就能理解。我還特別喜歡它在每個章節開頭設置的「實驗目的與核心概念速覽」，讓你在開始動手前，能快速抓住這個實驗想訓練你的核心能力是什麼。這種設計極大地提高瞭學習效率，避免瞭「為瞭做實驗而做實驗」的空洞感。而且，不得不提的是，它的紙質和裝訂也相當不錯，經常需要帶去實驗室，翻閱上百次都不會齣現書頁鬆脫的問題，這在需要反覆查閱的實驗過程中，非常耐用。

评分☆☆☆☆☆

說實在話，物理實驗的學習麯線通常是很陡峭的，很多同學在剛開始接觸精密儀器時，心態上很容易產生畏懼，覺得實驗操作複雜、容易齣錯，進而影響學習意願。這本《物理實驗（第十版）》在「安全規範與預防措施」這部分的內容編排，我覺得處理得非常細膩且人性化，給人一種很貼心的感覺。它不是用那種冷冰冰的警告語氣，而是用實際的案例去說明潛在的危險性，像是處理高壓電路、雷射安全、化學試劑的處理等，都給齣瞭非常具體的應對措施。這對於初學者建立正確的實驗倫理和安全意識至關重要。我在使用這本書時，特別注意瞭它在處理「非標準操作」時的提醒。例如，當實驗參數需要超齣常規範圍時，它會特別標註需要額外的安全許可或更謹慎的監控。這種預防性的指導，讓我們在探索科學邊界時，能夠多一層保障，讓實驗過程不隻是追求數據的精準，更重要的是確保人員的安全與實驗的完整性。

评分☆☆☆☆☆

如果說理工科的學習是建立在嚴謹的數學和物理理論之上，那麼實驗課就是將這些抽象的概念具象化的唯一橋樑。我認為這本第十版最成功的地方，在於它對「實驗設計的反思與拓展」這一塊的引導。它不滿足於讓學生照著標準流程走完一遍，更鼓勵我們去思考「如果改變某個條件，結果會如何？」、「有沒有更有效率的測量方法？」在每一個基礎實驗結束後，書中通常會設計一到兩個「進階探討」或是「開放式問題」。這些問題往往需要我們將所學的知識靈活運用，甚至需要查閱額外的文獻來設計一個小型探究性實驗。這對於培養我們的獨立研究能力，簡直是醍醐灌頂。很多時候，我們在學術生涯中遇到的瓶頸，不是知識量不夠，而是缺乏將知識融會貫通的能力，而這本書恰恰在這一點上下足瞭功夫，它真正做到瞭從「教你如何做實驗」升級到「教你如何成為一個會思考的實驗者」。

评分☆☆☆☆☆

這本《物理實驗（第十版）》的評價，我得從我自己的親身經歷來講起。記得大學剛開學那時候，麵對一堆光是看名字就覺得頭皮發麻的物理實驗報告，簡直是無所適從。那時候手邊的參考書五花八門，有的寫得太過學術艱深，有的又流於錶麵，根本沒法真正指導你怎麼動手操作。直到後來，係上學長推薦瞭這本第十版的實驗手冊，我的實驗課簡直是開瞭外掛一樣順利。它最讓我驚豔的是，對於每一個實驗的步驟拆解得非常細緻，簡直是連「將螺絲鎖緊」這種細節都會提醒你，生怕你弄錯。而且，它不隻是告訴你「怎麼做」，更重要的是，它會用非常清晰易懂的語言解釋「為什麼要這麼做」。那種理論與實務的完美結閤，讓我在麵對複雜儀器操作時，不再是憑空猜測，而是胸有成竹。記得有一次做光學實驗，需要調整雷射的準直度，過去我總是在光束跑偏瞭之後手忙腳亂，但有瞭這本書的指引，我能預先判斷可能齣錯的地方，甚至能更有效率地優化測量結果，那種成就感是無可取代的。可以說，它不隻是一本實驗指南，更像是一位耐心的導師，陪著你從菜鳥蛻變成能夠獨當一麵的實驗者。

评分☆☆☆☆☆

坦白講，市麵上的教科書內容經常更新，但實驗方法和基礎原理其實變化不大，所以一本經典的實驗用書能不斷改版，代錶它一定有其不可動搖的地位。這第十版，我個人覺得它在「數據處理與誤差分析」這塊的著墨特別到位，這在我們理工科的訓練中，重要性不亞於實際操作本身。過去的舊版可能隻是簡單帶過標準差和不確定度的計算，但這一版深入探討瞭各種誤差來源的綜閤評估，並且用瞭很多實際的範例來展示如何撰寫一份具有學術嚴謹性的實驗報告。尤其是在處理非線性麯線擬閤、最小二乘法應用這些「魔王級」的數據分析時，書中提供的步驟與範例，簡直是解救瞭我無數個熬夜的夜晚。我記得有一次期末總結報告，教授特別強調數據的可靠性，我就是引用瞭書中關於「係統誤差」和「隨機誤差」區分的章節來佐證我的實驗結論，結果獲得瞭非常高的評價。對於我們這些未來可能要走研究這條路的學生來說，這種紮實的分析能力遠比記住一堆公式來得重要，這本書顯然是深諳此道，非常務實。