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《伯克利物理学教程（SI版）第3卷 波动学》强调不同波动现象之间的相似性和类比性，着重阐述波动的基本概念以及这些概念之间的相互联系。书中还介绍了许多重要波动现象的实例，各章末附有大量习题和课外实验，有助于读者对有关概念深入理解。《伯克利物理学教程（SI版）第3卷 波动学》可作为高等院校物理学、应用物理学专业或其他理工科专业的教材或参考书，也可供相关科技人员参考。

作译者

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。

目录

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2

11引言2

12一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4

ω2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

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媒体评论

该教程编写的意图，是尽可能地反映近百年来物理学的巨大进展，按照当前物理学工作者在各个前沿领域所使用的方式来介绍物理学。该教程引入狭义相对论、量子物理学和统计物理学的概念，从较新的统一的观点来阐明物理学的基本原理，以适应现代科学技术发展对物理教学提出的要求。当年《伯克利物理学教程》的作者们以巨大的勇气和扎实深厚的学识做出了杰出的工作，直到今天，回顾《伯克利物理学教程》，我们仍然可以从中得到许多非常有益的启示。

——赵凯华 陆果

时至今日，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” 依旧不失为一套极有阅读和参考价值

的优秀教程。

——复旦大学 蒋平

我很高兴为这套“伯克利物理学教程” 作序，这是一项旨在反映过去百年来物理学巨大变革的本科阶段课程改革的大项目。这套教程得益于许多在前沿研究领域工作的物理学家的努力， 也有幸得到了国家科学基金会的资助。这套教程已经在加州大学伯克利分校的低年级物理课上成功试用了好几

个学期， 它象征着教育方面的显著进展， 我希望今后能被极广泛地采用。（该系列教材首次出版时的背景）

——克拉克·克尔（加州大学伯克利分校前校长）

书摘

教学说明

课程组织

行波有很大的美学上的魅力，从它开始似乎是很自然的。然而，尽管波动在美学和数学上是很美的，但是它在物理上却是相当复杂的，因为它涉及大量粒子之间的相互作用。既然我强调的是物理体系而不是数学，那么，我就先从最简单的物理体系开始，而不先讲最简单的波。

第1章简单体系的自由振动

首先，我们回顾一下一维谐振子的自由振动，强调惯性和回复力的物理特点，ω2的物理意义，以及对于一个实际体系，要得到简谐运动，振动的振幅不能太大。其次，我们考虑两个耦合振子的自由振动，并引入简正模式的概念。我们强调简正模式就像一个“扩展”的谐振子，它的所有部分都以相同频率和相位振动，并强调对于一个给定的简正模式，ω2的物理意义与一维振子的相同。

可省略的内容

在全书中，有一些物理体系反复出现，教师不必全都讨论，学生也不必全学。本章例2和例8都是质量和弹簧的纵向振动，分别是一个自由度（例2）和两个自由度（例8）的情况。在以后各章里，我们把这种体系推广到许多自由度和连续体系中去（经受纵向振动的橡皮绳和玩具弹簧），并把这种体系当作一个模型，以帮助理解声波。如果教师想省略声音这一部分，那么也可以从一开始略去一切纵向振动部分。同样，例4和例10分别为一个自由度与两个自由度的LC电路。在以后各章中，我们还要把这种电路推广到LC网络和连续传输线上去。因此，如果教师想省略传输线中电磁波的讨论，他可以从一开始就略去所有LC电路的例子。（他可以这样做而仍然能够透彻讨论电磁波，即从第7章起，用麦克斯韦方程讨论电磁波。）不要省略横向振动（例3和例9）。

课外实验

我们极力推荐课外实验1.24（盆水晃动模式）和有关的习题1.25（湖面波动），其目的是要让学生开始“自己动手”。课外实验1.8（两盒拴在一起的肉汤罐头）可以用来做一次很好的课堂演示。当然，你们也许已经有条件可以做一个这类的示范实验（耦合摆）。然而，甚至作为课堂示范，我仍然主张用玩具弹簧和肉汤罐头来作演示，虽然它们是简陋的，但这样做可以鼓励学生自己动手。

第2章多自由度体系的自由振动

我们把自由度数目从两个推广到很大数目，并求出在一根连续弦上的横向振动模式——驻波。我们定义k，并引进色散关系的概念，给出ω与k的函数关系。在2.3节中，我们利用弦的各种振动模式来导出周期函数的傅里叶分析。在2.4节中，我们给出了各种串有珠子的弹簧的严格色散关系。

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