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計(jì)算物理學(xué)基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030725882
- 條形碼：9787030725882 ; 978-7-03-072588-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計(jì)算物理學(xué)基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介
本書以MATLAB為編程工具，通過簡單的操作實(shí)例循序漸進(jìn)地講解數(shù)值算法的基礎(chǔ)知識；選取大學(xué)物理的典型例題，來進(jìn)行物理建模、數(shù)值算法設(shè)計(jì)、編程、物理結(jié)果的可視化與分析等綜合訓(xùn)練。書中數(shù)值計(jì)算方法主要包括誤差分析、數(shù)值微分與積分、非線性方程（組）的解法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線擬合、常微分方程的解法等；物理案例包括雙縫干涉、牛頓環(huán)、水波干涉、一維勢阱運(yùn)動的半經(jīng)典量子化、帶電圓環(huán)的電勢分布、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度曲線的擬合、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動、受空氣阻尼的拋體運(yùn)動、行星繞太陽的運(yùn)動、空間電荷的靜電勢分布、弦振動問題和一維薛定諤方程的定態(tài)解等。書中所有的數(shù)值方法都給出了MATLAB程序，有大量翔實(shí)的應(yīng)用實(shí)例可供參考，有相當(dāng)數(shù)量的習(xí)題可供練習(xí)。本書的特色是盡量繞開對復(fù)雜數(shù)值算法的講解，并盡量避免涉及復(fù)雜的物理理論，以便達(dá)到讓初學(xué)者快速入門的目的。 本書可作為高等學(xué)校物理及其他相關(guān)專業(yè)的本科生教材或自學(xué)用書。
計(jì)算物理學(xué)基礎(chǔ) 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 計(jì)算物理學(xué)的起源與發(fā)展 1
1.2 計(jì)算機(jī)編程語言和軟件 3
第2章 MATLAB編程基礎(chǔ) 6
2.1 MATLAB的操作界面 6
2.1.1 操作界面介紹 6
2.1.2 編輯器窗口和數(shù)學(xué)運(yùn)算 7
2.1.3 數(shù)據(jù)存儲與顯示 10
2.2 數(shù)據(jù)格式與算符 11
2.2.1 向量 11
2.2.2 矩陣 12
2.2.3 其他數(shù)據(jù)格式 17
2.3 編程 19
2.3.1 編輯程序 19
2.3.2 關(guān)系及邏輯運(yùn)算 20
2.3.3 流程控制 23
2.3.4 函數(shù)文件 26
2.3.5 數(shù)據(jù)輸入與輸出 28
2.3.6 程序調(diào)試 29
第3章 計(jì)算結(jié)果的誤差和可視化 32
3.1 誤差 32
3.1.1 誤差來源 32
3.1.2 誤差的基本定義 33
3.2 誤差危害的防止措施 35
3.3 計(jì)算結(jié)果的可視化 38
3.3.1 作圖功能概述 38
3.3.2 二維曲線作圖指令 39
3.3.3 圖形標(biāo)識和坐標(biāo)軸控制 45
3.3.4 基本的三維圖 48
3.3.5 圖像顯示 56
第4章 數(shù)值微分與數(shù)值積分 63
4.1 數(shù)值微分 63
4.1.1 差商型數(shù)值微分 63
4.1.2 MATLAB數(shù)值微分指令 64
4.2 數(shù)值積分 70
4.2.1 數(shù)值積分概述 70
4.2.2 牛頓-科茨數(shù)值積分方法 71
4.2.3 復(fù)化積分方法 72
4.2.4 MATLAB數(shù)值積分指令 74
4.3 一維量子勢阱中的能級 79
4.3.1 一維量子拋物勢運(yùn)動的半經(jīng)典量子化 79
4.3.2 一維無限深方勢阱運(yùn)動的半經(jīng)典量子化 83
4.4 帶電圓環(huán)的空間電勢分布 85
第5章 方程(組)的數(shù)值求解與曲線擬合 88
5.1 線性方程組的數(shù)值解法 88
5.2 單變量非線性方程的數(shù)值解法 90
5.2.1 對分法 91
5.2.2 弦割法 94
5.2.3 求解非線性方程的MATLAB指令 95
5.3 非線性方程組的數(shù)值解法 98
5.4 求解函數(shù)極小值 100
5.5 曲線擬合 102
5.5.1 曲線擬合的*小二乘法 103
5.5.2 多項(xiàng)式曲線擬合 103
5.5.3 非線性曲線擬合 104
5.5.4 MATLAB曲線擬合指令 105
5.6 半導(dǎo)體熱敏電阻溫度曲線的擬合 112
第6章 解常微分方程 115
6.1 微分方程的有關(guān)概念 115
6.2 龍格-庫塔法 116
6.2.1 龍格-庫塔法基本思想 116
6.2.2 二階龍格-庫塔法 120
6.2.3 三階與四階龍格-庫塔法 121
6.3 常微分方程組的初值問題 126
6.4 用MATLAB指令解常微分方程 131
6.5 行星繞太陽的運(yùn)動 138
6.5.1 直角坐標(biāo)系 138
6.5.2 極坐標(biāo)系 143
6.6 邊值問題和打靶法 146
6.7 本征值方程 150
參考文獻(xiàn) 156
前言
第1章 緒論 1
1.1 計(jì)算物理學(xué)的起源與發(fā)展 1
1.2 計(jì)算機(jī)編程語言和軟件 3
第2章 MATLAB編程基礎(chǔ) 6
2.1 MATLAB的操作界面 6
2.1.1 操作界面介紹 6
2.1.2 編輯器窗口和數(shù)學(xué)運(yùn)算 7
2.1.3 數(shù)據(jù)存儲與顯示 10
2.2 數(shù)據(jù)格式與算符 11
2.2.1 向量 11
2.2.2 矩陣 12
2.2.3 其他數(shù)據(jù)格式 17
2.3 編程 19
2.3.1 編輯程序 19
2.3.2 關(guān)系及邏輯運(yùn)算 20
2.3.3 流程控制 23
2.3.4 函數(shù)文件 26
2.3.5 數(shù)據(jù)輸入與輸出 28
2.3.6 程序調(diào)試 29
第3章 計(jì)算結(jié)果的誤差和可視化 32
3.1 誤差 32
3.1.1 誤差來源 32
3.1.2 誤差的基本定義 33
3.2 誤差危害的防止措施 35
3.3 計(jì)算結(jié)果的可視化 38
3.3.1 作圖功能概述 38
3.3.2 二維曲線作圖指令 39
3.3.3 圖形標(biāo)識和坐標(biāo)軸控制 45
3.3.4 基本的三維圖 48
3.3.5 圖像顯示 56
第4章 數(shù)值微分與數(shù)值積分 63
4.1 數(shù)值微分 63
4.1.1 差商型數(shù)值微分 63
4.1.2 MATLAB數(shù)值微分指令 64
4.2 數(shù)值積分 70
4.2.1 數(shù)值積分概述 70
4.2.2 牛頓-科茨數(shù)值積分方法 71
4.2.3 復(fù)化積分方法 72
4.2.4 MATLAB數(shù)值積分指令 74
4.3 一維量子勢阱中的能級 79
4.3.1 一維量子拋物勢運(yùn)動的半經(jīng)典量子化 79
4.3.2 一維無限深方勢阱運(yùn)動的半經(jīng)典量子化 83
4.4 帶電圓環(huán)的空間電勢分布 85
第5章 方程(組)的數(shù)值求解與曲線擬合 88
5.1 線性方程組的數(shù)值解法 88
5.2 單變量非線性方程的數(shù)值解法 90
5.2.1 對分法 91
5.2.2 弦割法 94
5.2.3 求解非線性方程的MATLAB指令 95
5.3 非線性方程組的數(shù)值解法 98
5.4 求解函數(shù)極小值 100
5.5 曲線擬合 102
5.5.1 曲線擬合的*小二乘法 103
5.5.2 多項(xiàng)式曲線擬合 103
5.5.3 非線性曲線擬合 104
5.5.4 MATLAB曲線擬合指令 105
5.6 半導(dǎo)體熱敏電阻溫度曲線的擬合 112
第6章 解常微分方程 115
6.1 微分方程的有關(guān)概念 115
6.2 龍格-庫塔法 116
6.2.1 龍格-庫塔法基本思想 116
6.2.2 二階龍格-庫塔法 120
6.2.3 三階與四階龍格-庫塔法 121
6.3 常微分方程組的初值問題 126
6.4 用MATLAB指令解常微分方程 131
6.5 行星繞太陽的運(yùn)動 138
6.5.1 直角坐標(biāo)系 138
6.5.2 極坐標(biāo)系 143
6.6 邊值問題和打靶法 146
6.7 本征值方程 150
參考文獻(xiàn) 156
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計(jì)算物理學(xué)基礎(chǔ) 節(jié)選
第1章緒論 在過去的半個世紀(jì)里，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)的性能也不斷增強(qiáng)。在數(shù)值計(jì)算方法的輔助下，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用滲透到物理科學(xué)和工程計(jì)算的各個方面，從而誕生了一門新興的交叉學(xué)科，這就是計(jì)算物理學(xué)。計(jì)算物理學(xué)是物理學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)三個學(xué)科相互交叉的研究領(lǐng)域。計(jì)算物理學(xué)就是以計(jì)算機(jī)的性能為基礎(chǔ)，利用數(shù)值計(jì)算方法解決復(fù)雜物理問題的一門應(yīng)用科學(xué)。在歷史上，實(shí)驗(yàn)物理和理論物理曾是物理學(xué)的兩個主要研究手段。目前，隨著計(jì)算機(jī)性能的突飛猛進(jìn)，計(jì)算物理學(xué)已經(jīng)成為復(fù)雜物理體系性質(zhì)研究的一個重要手段，對物理學(xué)的發(fā)展起著越來越大的推動作用。 1.1計(jì)算物理學(xué)的起源與發(fā)展 1.計(jì)算物理學(xué)的誕生 19世紀(jì)中葉以前，物理學(xué)還基本上是一門基于實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，也就是通過實(shí)驗(yàn)直接觀察物理現(xiàn)象，并通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來總結(jié)宇宙中隱藏的物理規(guī)律。1862年，麥克斯韋(Maxwell)將電磁規(guī)律總結(jié)為麥克斯韋方程組，進(jìn)而在理論上預(yù)言了電磁波的存在，這使人們看到了物理理論思維的巨大威力，從此，理論物理開始成為一門相對獨(dú)立的物理學(xué)分支。理論物理要做的就是把自然規(guī)律用數(shù)學(xué)模型(可以理解為公式)的形式展示出來，推導(dǎo)和總結(jié)出基本物理理論，并從基本物理理論出發(fā)，解釋已有的物理現(xiàn)象或者預(yù)言可能發(fā)生的現(xiàn)象。到了20世紀(jì)初，物理學(xué)理論經(jīng)歷了兩次重大突破，相繼誕生了量子力學(xué)和相對論，理論物理開始成為一門成熟的學(xué)科。傳統(tǒng)意義上的物理學(xué)便具有了理論物理和實(shí)驗(yàn)物理兩大支柱，物理學(xué)便成為理論物理和實(shí)驗(yàn)物理密切結(jié)合的學(xué)科。正是這種“理論和實(shí)踐相結(jié)合”的探索方式，大大促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展，并引發(fā)了20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的重大革命。這個革命對人類的社會生活產(chǎn)生了重大影響，其中一個重要方面就是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用。 計(jì)算物理，作為物理學(xué)發(fā)展的另一個重要支柱，誕生于20世紀(jì)40年代。第二次世界大戰(zhàn)期間，人類在研究和制造原子核武器的過程中，就采用過計(jì)算物理學(xué)的方法。當(dāng)時(shí)的情況是：一方面由于原子核材料U235的數(shù)量有限，不能滿足多次試驗(yàn)的需要；另一方面描述與核試驗(yàn)相關(guān)物理過程的方程組相當(dāng)復(fù)雜，以至于用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理方法不能進(jìn)行求解。于是，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們不得不動用了數(shù)字計(jì)算機(jī)，這可算作是計(jì)算物理學(xué)的開端。在此后將近半個世紀(jì)的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展又為計(jì)算物理學(xué)的成熟打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，大大增強(qiáng)了人們從事科學(xué)研究的能力，促進(jìn)了各個學(xué)科之間的交叉滲透，使計(jì)算物理學(xué)得以蓬勃發(fā)展。 在物理學(xué)中，解決物理問題的關(guān)鍵是：用基本的物理理論將研究對象抽象成各種物理模型。此外，還必須對各種物理模型(往往是一些數(shù)學(xué)方程)所對應(yīng)的體系的行為給出精確的描述。不幸的是，很多問題無法得到解析解，或求解析解的過程過于復(fù)雜，如：經(jīng)典力學(xué)中的多體問題；量子力學(xué)中，除少數(shù)極端近似外的幾乎所有問題。此時(shí)，必須使用數(shù)值計(jì)算的方法來求解這類問題。計(jì)算物理學(xué)就是這樣一門研究數(shù)值計(jì)算的學(xué)科，它使用可行的數(shù)值計(jì)算方法(算法)與有限的計(jì)算步數(shù)，利用計(jì)算機(jī)操作、演算，得到相應(yīng)的近似解。如果要給計(jì)算物理學(xué)下一個定義，計(jì)算物理學(xué)(computational physics)就是研究如何使用數(shù)值方法分析可以量化的物理學(xué)問題的學(xué)科。計(jì)算物理學(xué)的發(fā)展，大大緩解了人們在研究和應(yīng)用復(fù)雜物理體系時(shí)的限制。同時(shí)，也應(yīng)該認(rèn)識到，雖然使用了計(jì)算物理的研究方法，物理問題也時(shí)常難以求解。這通常由如下幾個(數(shù)學(xué))原因造成：物理研究對象復(fù)雜度過高、缺少相應(yīng)算法以及無法對數(shù)值解進(jìn)行相應(yīng)分析。 2.計(jì)算物理學(xué)與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、理論物理學(xué)的關(guān)系 計(jì)算物理學(xué)與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、理論物理學(xué)保持著相對的獨(dú)立性。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)和觀測為基本手段來揭示新的物理規(guī)律、檢驗(yàn)理論物理推論的正確性及應(yīng)用范圍，為理論物理學(xué)研究的進(jìn)一步深入奠定基礎(chǔ)。理論物理學(xué)是從一系列的基本物理原理出發(fā)，列出數(shù)學(xué)方程，再用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析方法求出解析解。通過這些解析解所得到的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而解釋已知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并預(yù)測未來的發(fā)展。計(jì)算物理學(xué)則是計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和物理學(xué)三者間新興的交叉學(xué)科，其主要研究內(nèi)容是如何以高速計(jì)算機(jī)作為工具，解決物理學(xué)中的計(jì)算問題。計(jì)算物理學(xué)以解決復(fù)雜物理問題的求解能力，成為物理學(xué)的第三研究支柱，在物理學(xué)研究中占有重要的位置。 計(jì)算物理學(xué)與理論物理學(xué)、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)有著密切的聯(lián)系。一方面，計(jì)算物理學(xué)所依據(jù)的理論原理和數(shù)學(xué)方程是由理論物理學(xué)提供的，其結(jié)論還需要理論物理學(xué)來分析檢驗(yàn)；另一方面，計(jì)算物理學(xué)所依賴的計(jì)算參數(shù)是由實(shí)驗(yàn)物理學(xué)提供的，其結(jié)果也要由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。對理論物理學(xué)而言，計(jì)算物理學(xué)可以為理論物理學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持，為理論計(jì)算提供數(shù)值和解析運(yùn)算的方法和手段；對實(shí)驗(yàn)物理學(xué)而言，計(jì)算物理學(xué)可以幫助解決實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及模擬實(shí)驗(yàn)過程等問題。總之，計(jì)算物理學(xué)是與理論物理學(xué)、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)互相聯(lián)系、互相依賴、相輔相成的，它為理論物理學(xué)研究開辟了一個新的途徑，也對實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究的發(fā)展起了巨大的 1.2計(jì)算機(jī)編程語言和軟件推動作用。 3.計(jì)算物理學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算方法的關(guān)系 計(jì)算物理學(xué)是物理學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)值計(jì)算方法交叉融合的結(jié)果。首先，計(jì)算物理學(xué)以解決物理問題為唯一目的。計(jì)算物理學(xué)與數(shù)值分析不同，它以物理問題為出發(fā)點(diǎn)，以揭示物理系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律和變化結(jié)果為目標(biāo)。在用計(jì)算物理學(xué)處理問題時(shí)，只要保持系統(tǒng)的基本物理本質(zhì)和物理?xiàng)l件不變，就可以利用物理學(xué)研究方法直接建立更加簡便實(shí)用的數(shù)值計(jì)算方法，而不必拘泥于嚴(yán)格數(shù)值分析理論的限制。其次，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，推動了計(jì)算物理學(xué)的不斷進(jìn)步。計(jì)算機(jī)存儲能力的快速提升和運(yùn)算速度的持續(xù)提高，使物理大系統(tǒng)復(fù)雜過程的數(shù)值處理成為可能，新的數(shù)值計(jì)算理論的不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步改善了數(shù)值計(jì)算的效率和精度，保證了計(jì)算物理學(xué)研究能力的穩(wěn)步提升。*后，計(jì)算物理學(xué)的進(jìn)步也為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。計(jì)算物理學(xué)的進(jìn)展及由此帶來的新技術(shù)與新材料為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的突飛猛進(jìn)提供了理論與物質(zhì)支撐，計(jì)算物理學(xué)研究對數(shù)值計(jì)算方法和仿真技術(shù)的迫切需求也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步。 1.2計(jì)算機(jī)編程語言和軟件 1.常用編程語言和軟件簡介 計(jì)算物理學(xué)是以計(jì)算機(jī)為工具，通過編程語言或特定軟件來解決物理問題。計(jì)算物理學(xué)*常用的計(jì)算機(jī)編程語言是FORTRAN，這些年來MATLAB軟件和C語言使用得也越來越廣泛。另外，物理問題的計(jì)算結(jié)果往往需要進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖和數(shù)據(jù)分析，需要用到以O(shè)rigin為代表的繪圖軟件。下面簡單介紹一下FORTRAN語言、Origin軟件和MATLAB軟件。 1)FORTRAN語言 FORTRAN語言是世界上廣泛流行的、*適于數(shù)值計(jì)算的一種計(jì)算機(jī)語言，是世界上*早出現(xiàn)的高級程序設(shè)計(jì)語言。從1954年**個FORTRAN版本問世至今，已有60多年的歷史，但它并不因?yàn)楣爬隙@得過時(shí)，隨著時(shí)間的推移它也在不斷發(fā)展，也在不斷借鑒其他新興計(jì)算機(jī)語言的優(yōu)點(diǎn)。另外，這么多年來，在各個領(lǐng)域，特別是在科學(xué)工程計(jì)算領(lǐng)域，積累了大量成熟可靠的FORTRAN語言代碼，由于許多研究工作的繼承性，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間里，使用FORTRAN語言進(jìn)行復(fù)雜科學(xué)工程計(jì)算與分析的程序設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)，仍然有著其獨(dú)*的優(yōu)勢。現(xiàn)在許多過程模擬計(jì)算、有限元分析、分子模擬等大型軟件程序，都以FORTRAN語言編寫的程序作為軟件的核心程序。另外，F(xiàn)ORTRAN語言有IMSL數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)庫可供直接調(diào)用，為開發(fā)和優(yōu)化大型復(fù)雜計(jì)算程序提供了便利手段。 2)Origin軟件 FORTRAN語言或C語言的數(shù)據(jù)繪圖和數(shù)據(jù)分析的功能有限，在這些語言平臺上編寫和運(yùn)行程序后，往往需要將其數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)出，通過專業(yè)數(shù)據(jù)繪圖軟件對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化。Origin*初是一個專門為微型熱量計(jì)設(shè)計(jì)的軟件工具，主要用來將儀器采集到的數(shù)據(jù)作圖，進(jìn)行線性擬合以及各種參數(shù)計(jì)算，后來，Origin發(fā)展成為一款優(yōu)秀的數(shù)據(jù)繪圖與數(shù)據(jù)分析軟件。Origin具有簡單易學(xué)、操作靈活和功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，既可以滿足一般用戶的數(shù)據(jù)繪圖需要，也可以滿足高級用戶數(shù)據(jù)分析、函數(shù)擬合的需要，是科研人員和工程師常用的高級數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)繪圖工具。 Origin具有兩大主要功能：數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)繪圖。Origin的數(shù)據(jù)分析主要包括統(tǒng)計(jì)、曲線擬合、圖像處理、峰值分析和信號處理等各種完善的數(shù)學(xué)分析功能。準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，只需選擇所要分析的數(shù)據(jù)，然后再選擇相應(yīng)的菜單命令即可。Origin的繪圖是基于模板的，Origin本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板。繪圖時(shí)，只要選擇所需要的模板就行。用戶也可以自定義數(shù)學(xué)函數(shù)、圖形樣式和繪圖模板。Origin支持導(dǎo)入多種格式的數(shù)據(jù)，同時(shí)，可以把圖形輸出到多種格式的圖像文件，譬如JPEG、GIF、EPS、TIFF等。Origin里面也具有一些編程功能，以方便進(jìn)行功能拓展和執(zhí)行批處理任務(wù)。 3)MATLAB語言 20世紀(jì)70年代末，新墨西哥大學(xué)莫勒爾教授為了讓學(xué)生更方便地使用LINPACK及EISPACK(需要通過FORTRAN編程來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)學(xué)生們并無相關(guān)知識)，獨(dú)立編寫了**個版本的MATLAB。這個版本的MATLAB只能進(jìn)行簡單的矩陣運(yùn)算，例如矩陣轉(zhuǎn)置、計(jì)算行列式和本征值。1984年，莫勒爾等合作成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市場，目前MATLAB每年都有*新版本推出。 起源于矩陣運(yùn)算的MATLAB語言是當(dāng)今國際上科學(xué)界*具影響力和*有活力的軟件，已經(jīng)發(fā)展成一種高度集成的計(jì)算機(jī)語言開發(fā)平臺。MATLAB語言提供了強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算能力、靈活的程序設(shè)計(jì)流程、高質(zhì)量的圖形可視化功能與界面設(shè)計(jì)功能，也提供了便捷的與其他語言的接口。目前，MATLAB語言在各國高校與研究單位的科研工作中發(fā)揮著重要作用。 2.編程語言的選擇 在進(jìn)行物理計(jì)算時(shí)，我們必須選擇編程語言，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：.1各種編程語言各有特點(diǎn)，沒有絕對的優(yōu)劣之分，各種語言都可以描述解決物理問題所需的數(shù)值計(jì)算方法；.2熟悉各種編程語言需要花費(fèi)大量時(shí)間，在了解各種編程語言的基礎(chǔ)上，應(yīng)該有選擇地精通一門語言；.3隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)語言也在不斷地進(jìn)化過程中，相信會出現(xiàn)效率更高的編程語言。 由于MATLAB語言具有語句簡單、矩陣運(yùn)算能力強(qiáng)大以及作圖能力突出等優(yōu)勢，本書將其作為計(jì)算物理學(xué)習(xí)的工具軟件。計(jì)算物理學(xué)和計(jì)算機(jī)編程語言之間高度融合，以至于很多時(shí)候會產(chǎn)生這樣的疑惑：我們是在學(xué)習(xí)計(jì)算物理學(xué)還是在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語言？這種時(shí)候我們應(yīng)該清楚：無論是學(xué)習(xí)計(jì)算物理學(xué)，還是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語言，目的都是更有效地運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理物理問題。 第2章MATLAB編程基礎(chǔ) MATLAB是Matrix Laboratory(矩陣工作室)的縮寫，是一個功能強(qiáng)大、界面友好的優(yōu)秀數(shù)值計(jì)算軟件。MATLAB易學(xué)好用，允許初學(xué)者花費(fèi)較少的時(shí)間就能編寫出高質(zhì)量的程序。為了將更多時(shí)間與精力用于物理問題的研究，本書采用MATLAB作為處理物理問題的編程語言。 為了方便沒有學(xué)過MATLAB的讀者使用，本章先介紹一些在本書中用到的MATLAB基本知識。用MATLAB解決物理問題，必須熟悉MATLAB的操作界面、數(shù)據(jù)格式和編程方法，本章將簡要介紹這三個內(nèi)容。每年MATLAB都會推出新的版本，本書采用的是MATLABR2014b。 在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： (1)對于MATLAB的基礎(chǔ)知識和常用數(shù)值計(jì)算方法，要邊學(xué)邊用，用就是學(xué)，不能學(xué)完再用。 (2)在處理具體物理問題時(shí)，一些MATLAB指令的具體用法尚未了解，這時(shí)應(yīng)該邊用邊學(xué)，為用而學(xué)，養(yǎng)成自學(xué)的習(xí)慣，這也是本書著重培養(yǎng)的能力之一。 (3)解決物理問題時(shí)，有時(shí)是根據(jù)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行詳細(xì)的編程，有時(shí)直接運(yùn)用MATLAB指令。前者注重基本算法的學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)
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