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第9章 热力学基础 1

9.1 平衡态 态参量 热力学第零定律 1

9.1.1 平衡态 态参量 1

9.1.2 热力学第零定律 温度 2

9.1.3 理想气体状态方程 4

9.2 准静态过程 功 热量 6

9.2.1 准静态过程 6

9.2.2 功 7

9.2.3 热量 8

9.3 内能 热力学第一定律 9

9.3.1 内能 9

9.3.2 热力学第一定律 9

9.3.3 热容量 10

9.4 热力学第一定律的应用 12

9.4.1 等体过程 13

9.4.2 等压过程 13

9.4.3 等温过程 15

9.4.4 绝热过程 16

9.5 循环过程 卡诺循环 20

9.5.1 循环过程 20

9.5.2 热机 热机效率 21

9.5.3 制冷机 制冷系数 23

9.5.4 卡诺循环 24

9.6 热力学第二定律 27

9.6.1 热力学第二定律概述 27

9.6.2 可逆过程 不可逆过程 28

9.6.3 卡诺定理 29

9.7 熵 熵增原理 30

9.7.1 熵 30

9.7.2 熵变的计算 31

9.7.3 熵增原理 32

习题九 33

阅读材料之物理探索（一） 39

第10章 气体动理论 43

10.1 物质的微观模型 统计规律 43

10.1.1 物质的微观模型 43

10.1.2 统计规律 44

10.2 理想气体的压强 46

10.2.1 理想气体的微观模型 46

10.2.2 理想气体的压强公式 47

10.2.3 压强公式的统计意义及微观本质 48

10.3 温度的微观解释 49

10.3.1 温度公式及微观解释 49

10.3.2 方均根速率 50

10.4 能量均分定理 理想气体的内能 51

10.4.1 自由度 51

10.4.2 能量均分定理 53

10.4.3 理想气体的内能 54

10.5 麦克斯韦速率分布律 56

10.5.1 速率分布函数的概念 56

10.5.2 麦克斯韦速率分布律简介 57

10.5.3 三种统计速率 58

10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证 61

10.6 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 62

10.7 热力学第二定律的统计意义 64

10.7.1 热力学概率 64

10.7.2 熵与无序 67

习题十 68

阅读材料之物理探索（二） 71

第11章 机械振动 75

11.1 简谐振动 75

11.1.1 简谐振动的特征 75

11.1.2 描述简谐振动的物理量 77

11.2 旋转矢量图示法 83

11.2.1 旋转矢量图方法 83

11.2.2 旋转矢量图的应用 84

11.3 简谐振动的能量 87

11.4 一维简谐振动的合成 拍现象 89

11.4.1 同方向同频率简谐振动的合成 89

11.4.2 同方向不同频率简谐振动的合成拍 91

习题十一 93

阅读材料之基本认知 96

第12章 机械波和电磁波 100

12.1 机械波的基本特征 100

12.1.1 机械波产生的条件 100

12.1.2 机械波的分类 100

12.1.3 波的几何描述 101

12.1.4 描述波动的基本物理量 102

12.2 平面简谐波波函数 105

12.2.1 平面简谐波波函数的概述 105

12.2.2 波函数的物理意义 106

12.3 波的能量 能流密度 109

12.3.1 波的能量 109

12.3.2 平均能流密度矢量 111

12.3.3 平面波和球面波的振幅 111

12.4 惠更斯原理 波的衍射 113

12.5 波的叠加原理 波的干涉 114

12.5.1 波的叠加原理 114

12.5.2 波的干涉 115

12.6 驻波 相位突变 117

12.6.1 驻波实验 117

12.6.2 驻波方程 118

12.7 多普勒效应 123

12.8 电磁波的产生及基本性质 127

12.8.1 电磁波的产生与传播 127

12.8.2 平面电磁波的特性 129

12.8.3 电磁波的能量 129

习题十二 130

阅读材料之物理科技（一） 133

第13章 波动光学 137

13.1 光的电磁理论 137

13.1.1 光的微粒学说与波动学说之争 137

13.1.2 光的电磁理论 138

13.2 光源 光波的叠加 140

13.2.1 光源 普通光源的发光机制 140

13.2.2 光波的叠加 141

13.2.3 从普通光源获得相干光的方法 143

13.3 光程 光程差 144

13.3.1 光程 144

13.3.2 相位差与光程差的关系 145

13.4 双缝干涉 148

13.4.1 杨氏双缝干涉实验 148

13.4.2 洛埃德镜干涉实验 153

13.5 薄膜干涉 154

13.5.1 等倾干涉 155

13.5.2 劈尖干涉 158

13.5.3 牛顿环 162

13.6 迈克尔逊干涉仪 165

13.7 光波的衍射 167

13.7.1 光的衍射现象 167

13.7.2 惠更斯-菲涅耳原理 169

13.7.3 单缝夫琅禾费衍射 170

13.7.4 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 175

13.8 光栅衍射及光栅光谱 179

13.8.1 光栅衍射 179

13.8.2 光栅光谱和光栅的色分辨本领 183

13.8.3 干涉和衍射的区别及联系 184

13.9 光的偏振 186

13.9.1 横波的偏振性 186

13.9.2 偏振光的产生与检验 190

习题十三 194

阅读材料之物理科技（二） 197

第14章 狭义相对论基础 201

14.1 狭义相对论产生的背景和实验基础 201

14.1.1 绝对时空理论和力学相对性原理 202

14.1.2 麦克斯韦电磁理论与旧物理学的矛盾 203

14.1.3 迈克尔逊-莫雷实验 204

14.2 爱因斯坦狭义相对论基本假设和洛伦兹变换 206

14.2.1 狭义相对论的基本原理 206

14.2.2 洛伦兹变换 206

14.2.3 相对论速度变换 208

14.3 狭义相对论的时空观 210

14.3.1 “同时”的相对性 210

14.3.2 长度收缩 211

14.3.3 时间膨胀 212

14.3.4 相对论的因果律极限速度原理 214

14.4 相对论质点动力学 215

14.4.1 质量对速度的依赖关系 215

14.4.2 相对论力学的基本方程 216

14.4.3 质量与能量之间的关系 217

14.4.4 动量与能量之间的关系 218

14.4.5 核裂变、核聚变和核能应用 219

习题十四 221

阅读材料之物理新进展 223

第15章 量子物理基础 226

15.1 量子概念的诞生 227

15.1.1 黑体辐射 227

15.1.2 黑体辐射的实验规律 228

15.1.3 能量子假说 230

15.2 光的波粒二象性 231

15.2.1 光电效应 232

15.2.2 康普顿效应 236

15.3 实物粒子的波粒二象性 240

15.3.1 德布罗意物质波假设 240

15.3.2 德布罗意物质波的实验验证 241

15.4 不确定关系 243

15.5 波函数 薛定谔方程 245

15.5.1 实物粒子的波函数 246

15.5.2 薛定谔方程 246

15.6 一维无限深势阱和势垒 250

15.6.1 一维无限深势阱 250

15.6.2 一维势垒 253

15.6.3 扫描隧道显微镜 255

15.7 氢原子的量子力学简介 257

15.7.1 氢原子的光谱规律 257

15.7.2 氢原子的薛定谔方程 258

15.7.3 氢原子中电子的概率分布 260

15.8 多电子原子中电子的分布 261

15.8.1 电子自旋 261

15.8.2 四个量子数 262

15.8.3 原子的壳层结构 262

15.8.4 能量最低原理 263

15.8.5 泡利不相容原理 264

习题十五 265

阅读材料之物理科技（三） 268

参考答案 272

参考文献 280