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第七章 恒定磁场 1

7.1 恒定电流的基本概念 1

7.1.1 电流与电流密度 1

7.1.2 电动势 3

7.1.3 欧姆定律的微分形式 5

7.2 磁场的磁感应强度 6

7.2.1 磁现象 6

7.2.2 磁起源于电流 6

7.2.3 磁场 8

7.2.4 磁感应强度 8

7.2.5 磁场的叠加原理 9

7.3 毕奥-萨伐尔定律及其应用 10

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律 10

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 11

7.3.3 运动电荷的磁场 20

7.4 恒定磁场的基本性质 21

7.4.1 磁场的高斯定理 21

7.4.2 磁场的安培环路定理 26

7.5 磁场对运动电荷的作用 31

7.5.1 洛伦兹力 31

7.5.2 带电粒子在磁场中的运动 33

7.5.3 霍尔效应 35

7.5.4 磁聚焦和磁约束 37

7.6 磁场对电流的作用 39

7.6.1 安培定律 39

7.6.2 磁场对载流导线的作用 39

7.6.3 磁场对载流线圈的作用 44

7.7 磁场中的磁介质 46

7.7.1 磁介质 47

7.7.2 顺磁质和抗磁质的磁化机制 48

7.7.3 磁化强度与磁化电流 50

7.7.4 磁介质中的安培环路定理 51

7.7.5 铁磁质 54

本章提要 59

习题 62

第八章 变化的电磁场 69

8.1 电磁感应的基本定律 69

8.1.1 电磁感应现象 69

8.1.2 楞次定律 69

8.1.3 法拉第电磁感应定律 70

8.2 动生电动势和感生电动势 74

8.2.1 动生电动势 74

8.2.2 感生电动势 80

8.2.3 感生电场的应用 84

8.3 互感和自感 88

8.3.1 互感 88

8.3.2 自感 90

8.3.3 自感的串联 92

8.4 磁场能量 94

8.4.1 自感磁能 94

8.4.2 磁场能量 95

8.5 位移电流 98

8.5.1 位移电流假设 98

8.5.2 全电流全电流定理 100

8.6 麦克斯韦方程组 103

8.6.1 静电场和恒定磁场基本规律的回顾 103

8.6.2 麦克斯韦方程组 103

8.6.3 电磁场是物质的一种形态 105

本章提要 105

习题 108

物质与波 117

第九章 振动学基础 117

9.1 简谐振动 117

9.1.1 简谐振动的运动方程 118

9.1.2 简谐振动的特征量 120

9.1.3 简谐振动的实例 125

9.1.4 简谐振动的旋转矢量法 129

9.1.5 简谐振动的能量 131

9.2 简谐振动的合成与分解 133

9.2.1 同一直线上同频率的简谐振动的合成 134

9.2.2 同一直线上不同频率的简谐振动的合成 137

9.2.3 相互垂直的简谐振动的合成 139

9.2.4 振动的分解 142

9.3 阻尼振动 144

9.3.1 阻尼振动 144

9.3.2 受迫振动 共振 146

本章提要 150

习题 152

第十章 波动学基础 156

10.1 波动的基本概念 156

10.1.1 机械波的产生 156

10.1.2 横波和纵波 157

10.1.3 波线和波面 158

10.1.4 波的特征量 159

10.1.5 波形曲线 162

10.1.6 波动所遵从的基本原理 163

10.2 简谐波 165

10.2.1 波函数 165

10.2.2 波函数的物理意义 167

10.2.3 波动微分方程 171

10.3 波的能量 172

10.3.1 波的能量和强度 172

10.3.2 声波 176

10.4 波的干涉 181

10.4.1 波的干涉 181

10.4.2 驻波 185

10.5 电磁波 193

10.5.1 电磁波的产生和传播 193

10.5.2 电磁波的性质 196

10.5.3 电磁波谱 198

10.6 多普勒效应 200

10.6.1 机械波的多普勒效应 200

10.6.2 电磁波的多普勒效应 203

10.6.3 冲击波 205

10.7 非线性波简介 206

10.7.1 非线性效应对波动的影响 206

10.7.2 孤波与孤子 207

本章提要 208

习题 209

第十一章 波动光学 214

11.1 光的干涉 214

11.1.1 光的相干性 214

11.1.2 分波阵面干涉 219

11.1.3 分振幅干涉 224

11.2 光的衍射 232

11.2.1 光的衍射现象 232

11.2.2 惠更斯-菲涅耳原理 233

11.2.3 单缝夫琅禾费衍射 234

11.2.4 光栅衍射 241

11.2.5 圆孔衍射、光学仪器的分辨本领 245

11.2.6 X射线的衍射 248

11.3 光的偏振 249

11.3.1 自然光与偏振光 249

11.3.2 偏振光的起偏和检偏 251

11.3.3 反射光和折射光的偏振 253

11.3.4 光的双折射 255

11.3.5 椭圆偏振光与圆偏振光 257

11.3.6 旋光现象 260

本章提要 263

习题 266

第十二章 场的量子性 272

12.1 黑体辐射与普朗克量子假设 272

12.1.1 热辐射 黑体辐射的规律 272

12.1.2 经典理论的困难与普朗克量子假设 275

12.2 光电效应与爱因斯坦光子假说 277

12.2.1 光电效应的实验规律与经典电磁学理论的困难 277

12.2.2 光子假说与爱因斯坦光电效应方程 279

12.2.3 光的波粒二象性 281

12.3 康普顿效应 282

12.3.1 康普顿效应的实验规律 282

12.3.2 对康普顿效应的量子解释 283

12.3.3 单位与常量 285

12.4 氢原子光谱与玻尔理论 287

12.4.1 氢原子光谱与巴耳末公式 288

12.4.2 卢瑟福原子核式模型与经典理论的困难 289

12.4.3 玻尔理论的基本假设 290

12.4.4 氢原子的能级和光谱 291

12.4.5 玻尔理论的成功和局限 294

12.5 激光的基本原理 297

12.5.1 激光产生的基本原理 297

12.5.2 激光的特性 302

本章提要 303

习题 304

第十三章 量子力学基本原理 306

13.1 物质波假说及其实验验证 306

13.1.1 德布罗意的物质波假说 306

13.1.2 德布罗意波的实验验证 309

13.2 不确定性关系 311

13.2.1 海森伯不确定性关系 311

13.2.2 不确定性关系应用举例 313

13.3 微观粒子状态的描述—波函数 315

13.3.1 描述自由粒子的波函数 315

13.3.2 波函数的统计诠释 316

13.3.3 波函数的归一化条件和标准条件 318

13.4 微观粒子状态演化的描述—薛定谔方程 319

13.4.1 含时薛定谔方程 319

13.4.2 定态薛定谔方程 321

13.5 一维势阱 322

13.5.1 一维无限深势阱中的粒子 323

13.5.2 隧道效应 328

13.6 氢原子 329

13.6.1 氢原子的定态薛定谔方程 330

13.6.2 描述氢原子状态的三个量子数 331

13.6.3 电子自旋与第四个量子数 333

13.6.4 多电子原子的壳层结构 335

本章提要 338

习题 339

第十四章 量子力学的应用 341

14.1 固体中的电子 341

14.1.1 固体的量子理论 341

14.1.2 自由电子按能量分布 342

14.1.3 金属导电的量子论解释 348

14.1.4 能带、导体和绝缘体 351

14.1.5 半导体 354

14.1.6 PN结 356

14.1.7 晶体管 358

14.2 核物理 360

14.2.1 核的一般性质 360

14.2.2 核的结合能 363

14.2.3 核的自旋和磁矩 365

14.2.4 放射性衰变 368

14.2.5 穆斯堡尔效应 375

14.2.6 核反应 378

14.2.7 核裂变与核聚变 381

本章提要 382

习题 384

习题参考答案 386