为什么《大学物理》、《普通物理》中没有声学？
由于声波光波、声速光速这些词经常成对出现，让我觉得声与光地位相当。然而作为物理系学生，我们学习了光、电、热、力、磁，却唯独没有学过声学。声学甚至没能出现在普物课本里，难道声学不是物理学的一大分支吗？
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我大致上明白你的意思了。光是一种电磁波，但是电磁学讲过电磁波之后还有一本书的篇幅讲光学。声是一种机械波，但是力学讲了机械波之后却什么也没有了。我的理解是，普通物理中之所以给光学如此大的篇幅，是因为光学和现代物理学的基石——相对论和量子力学的关系更密切。相对论的源头迈克尔逊莫雷实验，说白了就是测量干涉条纹，光速在相对论中有多重要更不必说。量子力学的源头来自光量子假说，德布罗意波更是从光的波粒二象性启发而来，矩阵光学那一套东西完全是给学生接受量子态做好准备。至于波动光学那一坨标量场的分析方法，完全是简易版的电动力学。所以说，普通物理、大学物理中的光学，其实完全是为后继课程铺路的。当然，光学在实际应用中还有一个永恒的话题，就是成像，但是这不是普通物理中光学的重点，专门研究这个东西有个学科叫做工程光学，这个才是跟你所说的声学对应的，两者都涉及到信号处理的东西，更偏工程。
声学专业的进来回答一下。正如@白如冰所说，普通物理主要的目的是为后续的量子力学，电动力学等课程做准备。声波的波长很大，即使是频率很高的超声波，属于宏观的物理，因此量子效应可以忽略。近代瑞利爵士的《声与振动》奠定了声学的基本理论，之后到现在的研究也只是在此基础上补充和应用，因此已经没有理论物理学家在从事声学的研究。声学问题，本质上是波动问题。声波的波动方程和电磁波的波动方程在数学上是一致的，所以经常看到光学研究者也涉足到声学中，声学家也从事类似光学的研究。声学和电磁学的主要区别: 声波是纵波，而电磁波是横波；声波的波长一般更长，所以声的衍射散射等很普遍。声学在实际应用中有举足轻重的地位。物理系没有声学课程，不代表其他专业不开。以声学应用最大的两个分支是噪声和水声为例说明。噪声控制（还有超声检测）一般在机械工程系，很多学校的机械工程专业都会涉及到声振控制的研究，也会开设相关的课程，比如上海交大动力机械工程学院。水声也就是声呐，一般在和航海有关的学院中，例如哈尔滨工程大学的航海学院就有不少研究水声的教授。因为我国在不断向海洋进军，声呐这一块国家的支持力度很大。国外，研究声学的主要是几块，一块是生物医学超声，一般在Biomedical Engineering中；另一块是超材料Matematerials，一般在physics或者ECE中，还有一块是传统的噪声控制。国外水声了解不多。其他声学的分支还包括音频工程，语音编解码，语音识别，声场控制，建筑声学，超声检测等，基本已经融入到电子系，计算机系，建筑系等去了。结论: 声学最早是单独的科学，随着研究的深入，已经应用到各个领域中，和其他学科交叉融合形成了新的学科，逐渐从物理学中剥离出来。关于声学中信号处理的部分，有时间再更新。1.18更新:关于声学中信号处理的部分，上文其实提到一点。声学的信号处理主要在生物医学超声和音频声学中应用较多。生物医学超声主要是在时域信号处理。因为生物组织本身的非线性，处理时候往往要引入非线性波动方程求解，主要的求解方式就是时域差分。（因为我本人不是这个方向的，所以只能泛泛地说一下，抱歉）音频声学的信号处理比较广泛，每一块都有很多研究。只是简单罗列一下。音频信号的建模分析等，主要的用到傅里叶变换，小波变换，线性预测，复倒谱分析等等，这一块基本已经成熟。音频编解码主要是各种编码解码的算法，其中压缩编码会应用到心理声学的掩蔽效应，也比较成熟。现在炙手可热的语音识别，自然语言处理，除了传统的隐马尔科夫模型，据说已经引入了神经网络等新的算法，基本是CS的人在研究。声场控制，包括波束形成，声场重放等，这一块主要是阵列信号处理，和天线阵列的信号处理比较接近，国内国外很多EE的人在做。此外，近年来逐渐成熟的有源噪声控制技术，主要应用了LMS算法以及改进算法，算是声学和信号处理结合很好的例子了。信号处理这一块博大精深，本人还在努力学习中。以上说明如有错误，请多指正。感谢阅读
声学苦屌来答光具有波粒二象性，学习光波动性内容的时候就会感觉和声学的内容有很大的相似性。尤其是建立模型的时候，可以说没有区别。和光学相比声学还有一点劣势：举个例子，同样是波的双缝干涉实验，光波做出来的效果更直观明显，声波做还得拿个示波器调调调，还没看到现象就奔溃了。声波作为一种机械波，是发声体的振动在介质中的传播。学习振动力学的时候也有很多内容可以类比到声学中，比如梁的弯曲振动和声波在管中的传播（都是机械波）。还有电-力-声的等效分析，用电路模型化声波的传播、多自由度甚至连续系统的振动，更加直观简洁。这个在电声中的应用特别广。至于具体的声学研究，肯定离不开信号处理这类课程的知识。想优化声波的传播，偏向于工程类的应用，可能还要用到材料类学科。这一些不一定属于声学领域，更偏向于专业学习的基本需求。总的来说，声学本就小众，根据其自身性质可以把它归到振动力学之下，单独开立声学专业的学校也不多。作为非专业声学专业的同学，学完了光学基本就能大概了解声学了。都是波，有的波大招人喜欢，有的小，就只能做变换了。退声学保平安，网搜九@评声学，有真相。
还有比较重要的一点，声学和流体力学（当然也逃不过振动学）的概念联系也极其紧密。而我们在国内的大学物理里面没有流体力学（我学的《大学物理》是没有的）。我去法国读声学，开始前的最重要的一个步骤就是恶补流体力学。也许，声学并不特别需要放到《大学物理》中。反倒是流体力学应该在大学物理中加入。（法国人的《流体力学》差不多就等于我们的《大学物理》的地位。思维方法有比较大的不同。）
声学在环境、建筑、工程等应用领域涉及得比较多，在物理学内部并不能算作是主流前沿。声学的理论基础是振动学，其中大部分内容与《普通物理》中机械振动章节重合。
我来歪个楼（这句话先搁这儿了，省得被喷）。其实题主想得还真多少有些道理。只是，这个道理，倒不一定该在普通物理里头讲。无他，（至少在计算上）太麻烦了。因为，处理波动的终极手段，大概是基于随机场论衍生出的一些东西吧，比如 QFT 和 QFT-Like 的一堆东西。激发电磁场，得到光子；激发晶格，得到声子。通常情形下，这俩的最大差别在于，电磁场是矢量场，需要做 FP 量子化；而（在我印象中——答错请轻喷，毕竟我不是专门做 CMP 的）晶格振动场用标量场处理差不多就够了，除非你考虑其他更复杂的东西（可正因为这些复杂东西的存在，CMP 才变得非常好玩）。剩下的东西，就是泛函积分的微扰展开和处理发散了——至少从思路上说，还真是大同小异。这种“声学”有多好玩？你可以这么说：流体力学本质上是流体对机械波（“声波”）的集体响应，而颇有那么一部分的流体力学问题是要用到随机场论方法的。甚至，我记得敝校超神咸鱼同志曰过，你咋就知道俺们所在的宇宙不是一块巨大却有着奇特相互作用（所以在 Lagrangian 里头才能有那堆稀奇古怪的项）的凝聚体，而所谓的实物粒子其实不过是这块固体里头的各种振动模态呢？那么多废话，其实只是想说，声和光处理起来还真在某种意义上可以“差不多”——从还原论的意义上说，这俩的数学基础真的很相似。只不过，想达成这种“差不多”，你起码得先熟悉复变函数、基础的数学物理方法、量子力学的一部分基本处理方式，甚至一点点群论，而那些都不太可能放在大物和普物之中。至于光学工程和声学工程…… 其实都有点儿尴尬的。我有个高中同学，本科学光工，毕业之后实在受不鸟了，跨考改学法律去了……
光就五感来说，视觉对信息的提供占了很大一部分呢……
再学一会你就会发现，光，电，磁都只剩电动力学了
欢迎来学固体物理
吾南物理学院就有声学系
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振动和波动是很普遍的运动，是物理学研究的基本运动形式之一。波动理论是研究机械波、电磁波、光波、物质波等波动的基础，在工程技术和医学等领域有着广泛地应用。光学是物理学的一个重要分支，尽管它很古老，但目前该领域的研究仍然十分活跃，是物理学的前沿领域。本模块中主要讲授波动光学部分的知识。通过课程学习，学生掌握振动、波动的基本特点和研究方法，掌握波动光学的基础理论。包括描述振动和波动所用的基本参量、基本方程、振动与波动的叠加方法、光的本质、光的干涉与衍射以及偏振现象的实验与理论解释。能够熟练地研究典型的振动和波动，如简谐振动、简谐振动的叠加、简谐波、驻波等。熟练地分析典型的干涉和衍射现象，如杨氏双缝干涉、等厚干涉、单缝衍射、光栅衍射等。此模块注重培养学生理论联系实际的能力，训练学生应用所学的知识解释一些生活和自然界中的相关现象。
第1章 振动1.1 简谐振动的描述1.2 旋转矢量
相位1.3 简谐振动的动力学方程 与实例1.4 简振系统的能量1.5
简谐振动的合成1.6
共振第1周作业第2章 波动2.1 机械波的形成与几何描述2.2
波动方程2.6 波所传播的能量2.7
惠更斯原理 波的衍射2.8
干涉第2周作业2.9
驻波2.10 半波损失2.11 简振模式2.12 多普勒效应第3章 波动光学3.1 绪论 普通光源发光机制 光的相干性3.2 分波面干涉 杨氏双缝干涉第3周作业3.3 分振幅干涉 等倾干涉 等厚干涉 迈克尔孙干涉仪第4周 作业3.4 光的衍射 惠更斯-菲涅尔原理3.5 夫朗禾费单缝衍射3.6 夫朗禾费圆孔衍射 光学仪器分辨本领 光学仪器应用第5周 作业53.7 光栅衍射3.8 x-射线衍射3.9 光的偏振性 双折射第6周 作业常见问题教学参考书章节大学物理通用教程：光学（第2版）(陈熙谋)【电子书籍下载 epub txt pdf doc 】
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北京大学出版社
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大学物理通用教程：光学（第2版）《大学物理通用教程：光学（第2版）》包括光学导言，光在各向同性介质界面上的反射和折射，光的干涉，光的衍射，光的偏振和光在晶体中的传播，光的吸收、色散和散射，共计6章，并配有106道习题。《大学物理通用教程：光学（第2版）》以波动的基本原理和概念深入地分析讨论了波动光学的典型现象、其特性和广泛应用以及近代以新视角新思路开发出来的崭新物理内涵和别开生面的新应用，阐述平实而富于启发性。《大学物理通用教程：光学（第2版）》崇尚结构、承袭传统、注重扩展，精心于学习方法的引导，是一本较好的通用教程，大体上与讲授30学时相匹配，适合于理、工、农、医和师范院系使用。第1章 光学导言1.1 光学发展简史1.2 光波的描述1.3 费马原理习题第2章 光在各向同性介质界面上的反射和折射2.1 概述2.2 菲涅耳反射折射公式2.3 反射率和透射率2.4 相位关系和半波损问题2.5 反射、折射时的偏振2.6 全反射时的隐失波习题第3章 光的干涉3.1 概述3.2 光波的叠加和干涉3.3 分波前干涉一一杨氏干涉实验3.4 其他分波前干涉装置3.5 分振幅干涉--薄膜干涉的一般问题3.6 等倾干涉3.7 等厚干涉3.8 薄膜干涉应用举例3.9 迈克耳孙干涉仪和马赫一曾德尔干涉仪3.10 光场的空间相干性和时间相干性3.11 维纳实验3.12 多光束干涉第4章 光的衍射4.1 衍射现象4.2 惠更斯菲涅耳原理4.3 菲涅耳衍射和菲涅耳半波带法4.4 夫琅禾费单缝衍射4.5 夫琅禾费矩孔、圆孔衍射和光学仪器的分辨本领4.6 多缝衍射和光栅4.7 x射线衍射4.8 全息术原理4.9 相衬显微镜4.10 纹影法4.11 傅里叶光学大意习题第5章 光的偏振和光在晶体中的传播5.1 概述5.2 光的横波性和光的五种偏振态5.3 起偏振器与检偏振器马吕斯定律5.4 双折射现象5.5 惠更斯作图法5.6 偏振棱镜5.7 波片和补偿器5.8 偏振光的干涉5.9 人为双折射5.10 旋光性习题第6章 光的吸收、色散和散射6.1 概述6.2 光的吸收6.3 光的色散6.4 波包与群速6.5 光的散射习题习题答案提供学校：
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　　物理学是自然科学中最深远、最广泛、也是最基本的学科。物理学不仅要研究宇宙的起源和演变过程，还要研究未来宇宙的演变方向。物理学的基本理论渗透到自然科学的一切领域，它是自然科学和工程技术的基础。物理学研究的对象小到基本粒子，大到宇宙，我们周围的一切客观实在都是物理学研究的对象。
　　物理学的发展经历了三次大突破。在17～18世纪，由于牛顿力学和热力学的发展，不仅有力地推动了其他学科的发展，而且适应了研制蒸汽机和机械工业的社会需要，引发了第一次工业革命。到了18世纪，在法拉第、麦克斯韦电磁理论的推动下，人们成功地制造了电机、电器和各种电讯器件，引起工业电气化，这就是第二次工业革命。20世纪初兴起并一直延续至今的第三次工业革命是相对论和量子论发展的结果。事实证明，几乎所有重大的新技术的突破事前都在物理学中经过长期的酝酿、在理论和实验两方面积累了大量知识后，才迸发出来，物理学是科学技术生产力的不竭源泉。近代科学的发展，使物理学进一步与其他学科融合。
　　我们认为，通过问题、叙述、建立物理概念、分析指导和解答的讲述方式，不仅可使学生在生动有趣的环境中知道学习了什么，而且通过这种方式可以教会学生怎样学习，有益于学生掌握科学的学习方法，理解深奥的物理知识，从而提高学生的学习能力。大学物理采用模型方法来研究问题。这种方法是抓住问题的主要部分，略去次要部分，使问题简化。如力学中的质点、刚体，电磁学中的点电荷、圆电流等都是物理模型。模型方法具有三大特点：一是简单性。实际物理现象都很复杂，影响它的因素很多，通过分析，把物理对象分解成几个简单的部分，每个简单的部分就是一个模型。再通过对模型的研究，建立起物理概念及基本规律。二是形象性。通过模型把微观的物理量宏观化，把抽象的东西具体化，使学生更加容易理解。三是近似性。模型只突出了物理问题的主要部分，忽略了其他次要部分，并基于微积分分析方法得到精确的结论。
　　学习本课程，要有高等数学基础，主要是矢量代数和微积分。
教材参考书
大学物理课程教学大纲课程名称课程编号总学时学分讲课学时上机学时开设对象大学物理1320111208理工科各专业一、本课程的地位、作用和任务物理学内容丰富、涉及面广，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的一切领域和工程技术的基础，以物理学基础知识为内容的大学物理课是理工科大学各专业学生的一门重要的必修基础课。大学物理课的作用，一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法，在培养学生分析、思考以至解决实际问题的能力方面，它发挥着其他课程难以取代的作用。二、本课程教学内容和基本要求教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应比较透彻明了，并能熟练地用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理要求会推导。&&& 理解：属一般要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件）都应明了，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。了解：属较低要求。对于要求了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。对于要求了解的内容，在经典物理部分一般不要求定量计算，在近代物理部分要求能作代公式性质一类计算。（一）力学& & 1．掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。&&& 2．掌握牛顿三定律及其适用条件。能用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题。&&& 3．掌握功的概念，能计算直线运动情况下变力的功。理解保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。&&& 4．掌握质点的动能定理和动量定理、通过质点在平面内的运动情况理解角动量（动量矩）和角动量守恒定律，并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的简单力学问题。掌握机械能守恒定律、动量守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内的力学问题。&&&& 5．了解转动惯量概念。理解刚体绕定轴转动的转动定律和刚体在绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。&&& 6．理解伽利略相对性原理，理解伽利略坐标、速度变换。（二）电磁学& & 1. 掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势。&&& 2．理解静电场的规律：高斯定理和环路定理。理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。&&& 3．掌握磁感应强度的概念。理解毕奥——萨伐尔定律。能计算一些简单问题中的磁感应强度。&&& 4．理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理。理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。&&& 5．理解安培定律和洛伦兹力公式，了解电偶极矩和磁矩的概念。能计算电偶极子在均匀电场中，简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀电场和均匀磁场中的受力和运动。&&& 6．了解导体的静电平衡条件，了解介质的极化、磁化现象及其微观解释。了解铁磁质的特性，了解各向同性介质中D 和E、H和B 之间的关系和区别。了解介质中的高斯定理和安培环路定理。&&& 7．理解电动势的概念。&&& 8．掌握法拉第电磁感应定律，理解动生电动势和感生电动势的要领。&&& 9．了解电容、自感系数和互感系数。&& 10．了解电能密度、磁能密度的概念。&& 11．了解涡旋电场、位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。了解电磁场的物质性。（三）气体动理论及热力学& & 1．了解气体分子热运动的图象。理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念，了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。&&& 2．了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。&&& 3．了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的算术平均速率、均方根速率，了解玻耳兹曼能量分布律。&&& 4．通过理想气体的刚性分子模型，理解气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。&&& 5．掌握功和热量的概念理解准静态过程。掌握热力学第一定律。能分析、计算理想气体等体、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。&&& 6．了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律及其统计意义。*了解的的玻耳兹曼表达式。（四）振动和波动& & 1．掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。&&& 2．理解旋转矢量法。&&& 3．掌握简谐振动的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的运动方程，并理解其物理意义。&&& 4．理解同方向、同频率的面个简谐振动的合成规律。&& &5．理解机械波的产生条件，掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波函数的物理意义。理解波形图线。了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。&&& 6．了解惠更斯原理和波的叠加原理。理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。&&& 7．理解驻波及其形成条件。了解驻波和行波的区别。& * 8．了解机械波的多普勒效应及其产生原因，在波源或观察者单独相对介质运动，且运动方向沿二者连线的情况况下，能用多普勒频移公式进行算。&&& 9．了解电磁波的性质。（五）波动光学& & 1．理解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置，了理解迈克孙干涉仪的工作原理。&&& 2．了解惠更斯。菲涅耳原理。理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射谱线分布的影响。&&& 3．理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。&&& 4．理解自然光和线偏振光：理解布儒斯特定律及马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获得方法和检验方法。（六）狭义相对论及量子物理基础& & 1．了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。&&& 2．了解洛伦兹坐标变换。了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀概念。了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及两者的差异。&&& 3．理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。&&& 4．理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。&&& 5．理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。&&& 6．了解德布罗意的物质波假设及真正确性的实验证实。了解实物粒子的波粒二象性。&&& 7．理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）间的关系。&&& 8．了解波函数及其统计解释。了解一维坐标动量不确定关系。了解一维定态薛定愕方程。&& *9．了解如何用驻波观点说明能量量子化。了解角动量量子化及空间量子化。了解施特恩——格拉赫实验及微观粒于的自旋。&& *10．了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。学 时 分 配篇章讲课学时习题课学时习题数力学18240-50电磁学36465-80气体动理论和热力学14225-30振动和波动11125-35波动光学15225-30狭义相对论和量子力学13220-25合计10713200-250
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