Ф. Крауфорд - Волны (1120526), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Возникает вопрос: как правильно поставить преподавание общей физики, являющейся основой мировоззрения и специальных знаний будущего ученого и инженера? Что действительно важно понять и знать и чем можно пренебречь? Вопросы об улучшении преподавания общего курса физики часто обсуждаются, однако принимаемые решения обычно не идут дальше очередного изменения программ. Одной из попыток создания современного курса общей физики были «Фейнмановские лекции по физике», получившие у нас заслуженное признание. Другая попытка радикального решения этой проблемы была предпринята в университете Беркли (США, Калифорния), где в 1961 г, был создан специальный комитет, состоявший из ученых, поставивших своей целью создание учебника нового тяпа.
Первые два тома этого учебника (механнка, электричество н магнетизм) вышли в 1965 г., в последние годы закончено издание трех остальных томов (аолны, квантовая и статистическая физика). Кроме того, три небольшие книги содержат описание тридцати шести работ Берклеевской физической лаборатории, идейно связанной с новым общим курсом. Создатели Берклеевского курса стремились изложить в учебнике классическую физику, органически связав ее с основнымн идеями специальной теории относительности, квантовой физики и статистики, — именно в этом-то н заключены основные достоинства учебника. Курс предназначен не только для физиков, но и для будущих инженеров, химиков и биологов. Объем его значительно превосходит претензии даже физиков и оставляет поэтому как преподавателю, так н студенту большую свободу в выборе материала.
Следует отметить прекрасную организацию курса. Превосходные рисунки, большое количество задач различной трудности (часто из смежных с физикой областей), описание классических опытов н выдержки нз оригинальных работ увеличивают ценность и привлекательность курса. Инициатива перевода на русский язык Берклеевского курса физики в значительной степени принадлежит проф.
С. П. Капице. Настоящий том отредактирован проф, А, О. Вайсенбергом. Мы уверены, что Берклеевский курс физики окажется интересным и полезным широкому кругу учащихся и преподавателей. А. И. Шальников ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА 111 ТОМА Третий том Берклеевского курса физики посвящен колебаниям и волнам.
Он написан профессором Калифорнийского университета Ф. С. Крауфордом, который занимается также исследованием свойств элементарных частиц, в частности нейтральных К-мезопов. В курсе общей физики студенты обычно получают разрозненные сведения о механических колебаниях, звуке, оптике. Эти разделы курса по вечной нехватке времени кратки, но содержат повторения, более или менее произвольно выбранные детали, а основным идеям науки о колебаниях, охватывающей всю физику, часто уделяется скромное место. Недостатки такого преподавания давно осознаны, и идея о едином курсе волновых явлений не нова. Она была осуществлена в прекрасной книге Г. С.
Горелика «Колебания и волны», предназначенной для студентов старших курсов и вышедшей в 1950 г. Автор данного курса следует тому же принципу. Ему удалось создать элементарный курс, посвященный основным идеям науки о колебаниях. В то же время благодаря многочисленным примерам из различных областей классической и современной физики и книге удачно выдержано разумное соотношение между общими прин. ципами и их конкретньпш проявлениямп. Особенностью третьего тома, отличающей его от других учебников, являются «домашние опыты», которыми иллюстрированы почти все основные идеи.
Преподавателям физики из собственной практики известно, что ннтереспые и поучительные опыты и демонстрации по колебаниям н волнам доступны на любом техническом уровне. Автор широко использовал эту возможность. Он приводит в книге описание большого числа опытов, которые требуют лишь самого простого, подручного или легко приобретаемого оборудования. В общем плане книги этп опыты имеют большое значение, и мы их усиленно рекомендуем. Они призваны увеличить активность студента, развить его наблюдательность и дать возможность самостоятельно создать и изучить явление.
Не все опыты являются чемто завершенным, часть из них можно считать предложением обдумать то или иное, легко воспроизводимое, явление. Мы надеемся, что постепенно студент сможет вступить в соревнование с автором и улучшить предложенные опыты или даже придумать свои. Во многих случаях предлагаемые в конце каждой главы задачи тесно связаны с опытами. Следует иметь в виду, что принесенная книгой поль- за будет пропорциональна числу продуманных и проделанных опытов и решенных задач. При переводе мы столкнулись с рядом трудностей. Они объясняются главным образом широким диапазоном рассмотренных в книге вопросов, встречающимися полужаргонными и бытовыми выражениями и качественным характером изложения многих мест книги. Мы не пытались «улучшать» текст и отметили часть затруднений в примечаниях.
Еще одна трудность вызвана тем, что автор в очень многих реальных и мысленных опытах использует «зИпйу» †тес навитую, идеально растягивающуюся спнралы1ую пружину, представляющую собой неизвестную у нас игрушку (см. примечание на стр. 24). Мы нигде не пытались заменить «зИпку» другим типом связи и оставили соответствующие опыты без изменения, полагаясь на изобретательность или воображение читателя.
Редактор надеется, что книга будет полезна студентам и преподавателям. Он будет благодарен за замечания о недостатках перевода и издания. Перевод книги выполнен П. А. Троицким. А. О. Вайсенберг ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К БЕРКЛЕЕВСКОМУ КУРСУ ФИЗИКИ Предлагаемый элементарный курс физики для колледжей рассчитан на двухлетнее обучение студентов, специализирующихся в естественных и технических науках. Намерение авторов состояло в том, чтобы представить элементарную физику, насколько возможно, в таком виде, в каком она используется самими физиками, активно работающими в этой науке. Мы пытались создать такой курс, в котором особое внимание было бы уделено основам физики и последовательно изложены основные идеи специальной теории относительности, квантовой и статистической физики.
Наш курс доступен любому студенту, который знает физику в объеме средней школы. Курс математики, состоящий из дифференциального и интегрального исчисления, должен изучаться параллельно. В настоящее время в США подготавливается к печати несколько новых курсов физики для колледжей. Идея их создания занимала многих физиков; она явилась следствием прогресса в естественных и технических науках и возрастающих требований к преподаванию естественных наук в средней и высшей школах. Наш собственный курс был задуман в обсуждениях, проходивших в 1961 г.
с Ф. Моррисоном из Корнелльского университета и Ч. Киттелем. Мы получили поддержку от Дж. Мэйса и его коллег из Национального научного фонда и У. Мишеля, который был тогда председателем комиссии по преподаванию физики в колледжах. Для руководства курсом на его начальных стадиях был организован неофициальный комитет. Вначале он состоял из Л.
Альвареца, У. Фреттера„Ч. Киттеля, У. Найта, Ф. Моррисона, Э. Парселла, М. Рудермана и Дж. Захариаса. Комитет собрался впервые в мае 1962 г. в Беркли и наметил предварительные основы совершенно нового курса физики. Из-за большой занятости некоторых членов комитета состав его был частично изменен, и с января 1964 г. этот комитет включал нижеподписавшихся лиц. Участие других авторов указано в предисловиях к отдельным томам. Предварительные обсуждения оказали существенное влияние на окончательный результат нашей работы. В этих обсуждениях были детально рассмотрены проблемы, которые, как мы считали, 8 следует излагать начинающим студентам колледжа естественных и технических наук.
Мы не задавались целью создать курс специально для выдающихся студентов, но старались объяснить основы физики со свежих и уже установившихся точек зрения. Поэтому некоторые части курса могут оказаться для преподавателей такими же новыми, как для студентов. Курс состоит из пяти томов: !. Механика (Киттель, Найт, Рудермаи). П. Электричество и магнетизм (Парселл).
1П. Волны (Крауфорд). 1Ч. Квантовая физика (Вихман). У. Статистическая физика (Рейф). Авторы каждого тома могли по своему усмотрению выбирать стиль и метод изложения, наиболее соответствующие предмету. Работа над курсом побудила А. Портиса создать новую лабораторию общей физики, известную теперь под названием Берклеевской физической лаборатории. Может показаться, что в нашем курсе, излагающем основы физики, эксперименту уделено недостаточное внимание. Дело, однако, в том, что важнейшие эксперименты выполняются в лаборатории, которая создана специально для того, чтобы дополнить курс лекций. Ю. Комминс, У.
Найт, А. Партие, Ф. Рейф, Э. Вихман, Ф. Крауфорд, Ф. Моррисон, Э. Парселл, М. Рудерман, Ч. Киттель, председатель. Беркли, Калифорния ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К П! ТОМУ Этот том посвящен изучению волн — чрезвычайно обширной области, включающей в себя волны в воде, сейсмические, звуковые, световые, радиоволны, волны де Бройля и многие другие. Небольшая часть каждого из этих волновых явлений, например «сверхзвуковые волны в воде», может стать специальностью, полностью поглощающей силы исследователя, а соответствующая литература заполнит не одну библиотечную полку. Тем не менее «узкие» специалисты, исследующие те или иные, на первый взгляд несвязанные, волновые явления, найдут общий язык и смогут понять друг друга. Этот язык основан на понятии волны. Главная цель книги — познакомить студента с основными идеями, общими для всех волновых явлений, а не специальное изучение звука, волновой оптики, электромагнитных волн, упругих волн и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
