《費曼物理學講義I：力學、輻射與熱(4)光學與輻射》The Feynman Lectures on Physics- The Definitive Edition Volume 1




物理是最基本且無所不包的一門科學。

請看看費曼如何將物理的深奧觀念，
化約成簡單易懂的說法。

本書的內容包含：

■ 幾何光學：探討比光波長大很多的尺度下的光的行為，是一種近似，卻很重要。
■ 最短時間原理：光從一點到另一點，會採取需時最短的路徑。
■ 電磁輻射：從電與磁的觀點，來看光的行為，光的部分性質因而得到闡釋。
■ 干涉：把兩個源所產生的輻射場合併在一起，會發生什麼情況？
■ 繞射：無法跟干涉做具體的區別，如果有許多波源，繞射一詞比較常用到。
■ 折射率：只要瞭解為何光波在不同物質中的波速會不同，就可以瞭解折射率。
■ 光散射：為什麼天空是藍的？為什麼我們看得到雲朵？這些都源自光的散射。
■ 偏振：我們要用光的電場是向量這一事實，來研究電場振盪的特別方向。
■ 視覺的機制：這個主題展現了物理與其他科學息息相關，非常引人入勝。

「我讀加州理工學院的時機很好，剛好碰上了費曼正在教那著名的兩年大學部物理課程。這兩年的薰陶，在我受教育的整個過程中極其重要。雖然我不敢說當時我瞭解所有的內容，但我相信這門課對於我物理直覺的發展最有幫助。」

—奧謝羅夫（Douglas Osheroff），1996年諾貝爾物理獎得主

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  作者介紹

  
  
  
  
  
  理查．費曼Richard P. Feynman
  
  1918年，費曼誕生於紐約市布魯克林區，1942年，從普林斯頓大學取得博士學位。第二次世界大戰期間，他曾在美國設於新墨西哥州的羅沙拉摩斯（Los Alamos）實驗室服務，參與研發原子彈的曼哈坦計畫（Manhattan Project），當時雖然年紀很輕，卻已經是計畫中的重要角色。隨後，他任教於康乃爾大學以及加州理工學院。1965年，由於費曼在量子電動力學的成就，與朝永振一郎（Sin-Itiro Tomonaga）、許溫格（Julian Schwinger）兩人，共同獲得該年度的諾貝爾物理獎。
  
  費曼博士為量子電動力學理論解決了不少問題，同時他首創了一個解釋液態氦超流體現象的數學理論。之後，他跟葛爾曼（Murray Gell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如貝他衰變），做了許多奠基工作。後來數年，費曼成為發展夸克（quark）理論的關鍵人物，提出了在高能量質子對撞過程中的成子（parton）模型。
  
  在這些重大成就之外，費曼博士把一些基本的新計算技術跟記法，介紹給了物理學。其中包括幾乎無所不在的費曼圖，因而改變了基礎物理觀念化與計算的過程，成為可能是近代科學史上，最膾炙人口的一種表述方式。
  
  費曼是一位非常能幹有為的教育家，在他一生所獲多得數不清的各式各樣獎賞中，他特別珍惜1972年獲得的厄司特杏壇獎章（Oersted Medal for Teaching）。《費曼物理學講義》一書最初發行於1963年，當時有位《科學美國人》雜誌的書評稱該書為「……真是難啃，但是非常營養，尤其是風味絕佳，為二十五年來僅見！是教師及最優秀入門學生的指南。」為了增長一般民眾的物理知識，費曼博士寫了一本《物理之美》（The Character of Physical Law）以及《量子電動力學》（Q.E.D.: The Strange Theory of Light and Matter）。他還寫下一些專精的論著，成為後來物理學研究者與學生的標準參考資料跟教科書。
  
  費曼是一位建設性的公眾人物。幾乎家喻戶曉他參與「挑戰者號」太空梭失事調查工作的事跡，尤其是他當眾證明橡皮墊圈不耐低溫的那一幕，是一場非常優雅的即席實驗示範，而他所使用的道具不過冰水一杯！比較鮮為人知的事例，是費曼博士於1960年代中，在加州大學課程委員會任上所做的努力，他非常不滿當時教科書之庸俗平凡。
  
  僅僅重複敘說費曼一生中，於科學上與教育上的無數成就，並不足以說明他這個人的特色。正如任何讀過他即使最技術性著作的人都知道，他的作品裡外都散發著他鮮活跟多采多姿的個性。在物理學家正務之餘，費曼也曾把時間花在修理收音機、開保險櫃、畫畫、跳舞、表演森巴小鼓、甚至試圖翻譯馬雅古文明的象形文字上。他永遠對周圍的世界感到好奇，是位一切都要積極嘗試的模範人物。
  
  費曼於1988年2月15日在洛杉磯與世長辭。
  
  
  羅伯．雷頓Robert B. Leighton
  
  1919年生。加州理工學院學士、碩士，1947年從該校取得物理博士學位。然後留在加州理工學院研究、任教，直到1990年退休，整個學術生涯都在這所學校度過。他參與了許多領域的研究，除了粒子物理的基礎研究，也曾帶建造計火星探測器，還為幾個天文台設計強大的望遠鏡。1997年因神經疾病去世。
  
  
  馬修．山德士Matthew Sands
  
  1919年生。克拉克大學學士，萊斯大學碩士，1948年從麻省理工學院獲得物理博士學位。隨後於麻省理工學院任教，1950年到加州理工學院，1969年再到加州大學聖克魯分校教學與研究，直到1985年退休。這期間曾帶領史丹福直線加速器中心的建造工作。退休之後，仍積極投入中小學的教育事務
  
  
  
  





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  譯者介紹

  
  
  田靜如
  
  國立台灣師範大學理化系學士，美國加州大學洛杉磯分校物理化學碩士，德國波昂大學克庫勒有機化學研究所有機化學博士。曾任美國橡樹嶺國立研究所任資深研究員，從事超臨界流體、石油化學、界面化學、熱力學、光化學等領域的基礎科學研究。也曾執教於國立台灣師範大學翻譯研究所，教授科技翻譯。譯有《腐化》（書林出版）、《陽台上的化學家》、《溫度，決定一切》（天下文化出版）。
  
  
  
  

• 費曼物理學講義 I
  力學、輻射與熱
  （4）光學與輻射
  目錄
  
  第26章光學：最短時間原理
  26-1光
  26-2反射與折射
  26-3費馬的最短時間原理
  26-4費馬原理的應用
  26-5費馬原理的更精確陳述
  26-6事情的真相
  
  第27章幾何光學
  27-1緒論
  27-2球面的焦距
  27-3透鏡的焦距
  27-4放大率
  27-5複合透鏡
  27-6像差
  27-7鑑別率
  
  第28章電磁輻射
  28-1電磁學
  28-2輻射
  28-3偶極輻射器
  28-4干涉
  
  第29章干涉
  29-1電磁波
  29-2輻射能
  29-3正弦波
  29-4雙偶極輻射器
  29-5干涉的數學
  
  第30章繞射
  30-1n個相等振盪器的合成振幅
  30-2繞射光柵
  30-3光柵的鑑別率
  30-4拋物面天線
  30-5彩色薄膜；晶體
  30-6光經過不透明屏幕所產生的繞射
  30-7一整面振盪電荷所產生的場
  
  第31章折射率的來源
  31-1折射率
  31-2物質產生的場
  31-3色散
  31-4吸收
  31-5電波所攜帶的能量
  31-6屏幕導致的光繞射
  
  第32章輻射阻尼與光散射
  32-1輻射阻力
  32-2能量輻射率
  32-3輻射阻尼
  32-4獨立源
  32-5光散射
  
  第33章偏振
  33-1光的電場向量
  33-2散射光的偏振
  33-3雙折射
  33-4起偏器
  33-5旋光性
  33-6反射光強度
  33-7異常折射
  
  第34章輻射的相對論效應
  34-1運動源
  34-2找出「表觀」運動
  34-3同步輻射
  34-4宇宙同步輻射
  34-5制動輻射
  34-6都卜勒效應
  34-7?、k四維向量
  34-8光行差
  34-9光的動量
  
  第35章彩色視覺
  35-1人類的眼睛
  35-2色彩取決於強度
  35-3測量色彩知覺
  35-4色度圖
  35-5彩色視覺的機制
  35-6彩色視覺的生理化學
  
  第36章視覺的機制
  36-1感知色彩
  36-2眼睛生理學
  36-3視桿細胞
  36-4昆蟲的複眼
  36-5其他種類的眼睛
  36-6視覺神經學