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绪论 1

第1章 流体力学 5

1.1 流体静力学 5

1.1.1 静止流体内应力的特点 压强 5

1.1.2 静止流体内两点的压强差 7

1.2 理想流体的定常流动 8

1.2.1 理想流体 8

1.2.2 定常流动 流线和流管 9

1.2.3 连续性方程 10

1.2.4 伯努利方程 10

1.2.5 伯努利方程的应用 12

1.3 黏滞流体的运动 14

1.3.1 层流的黏滞定律 14

1.3.2 泊肃叶公式 15

1.3.3 湍流 雷诺数 16

1.3.4 黏滞流体中运动物体受到的阻力 17

习题 18

第2章 液体的表面性质 21

2.1 液体的表面张力 21

2.2 弯曲液面的附加压强 24

2.3 毛细现象 27

2.3.1 接触角 27

2.3.2 毛细现象 28

习题 31

第3章 气体动理论 33

3.1 理想气体状态方程 33

3.1.1 宏观描述与微观描述 33

3.1.2 平衡态和非平衡态 热力学平衡 34

3.1.3 理想气体状态方程 34

3.2 麦克斯韦气体分子速率分布律 35

3.2.1 麦克斯韦气体分子速率分布律 35

3.2.2 麦克斯韦3种统计分子速率 36

3.3 玻耳兹曼分布 38

3.3.1 玻耳兹曼能量分布 38

3.3.2 大气分子分布 39

3.4 能量均分定理 39

3.4.1 理想气体的压强公式 40

3.4.2 理想气体的温度公式 41

3.4.3 能量均分定理 42

3.4.4 理想气体的内能 44

3.5 分子的平均碰撞频率和平均自由程 44

3.5.1 分子的平均碰撞频率 45

3.5.2 分子的平均自由程 45

3.6 输运现象的气体动理论 46

3.6.1 气体的黏滞性 46

3.6.2 热传导 47

3.6.3 扩散 47

习题 48

第4章 热力学基础 50

4.1 热力学第一定律 50

4.1.1 系统的内能、功和热量 50

4.1.2 热力学第一定律 51

4.1.3 平衡过程中的热力学第一定律 51

4.1.4 热力学第一定律对理想气体过程的应用 52

4.1.5 循环过程 卡诺循环 56

4.2 热力学第二定律 60

4.2.1 热力学第二定律的两种表述 61

4.2.2 热力学第二定律的微观意义 62

4.2.3 卡诺定理 64

4.3 熵 熵增加原理 65

4.3.1 克劳修斯公式 65

4.3.2 态函数熵 66

4.3.3 熵增加原理 67

习题 68

第5章 静电场 72

5.1 电荷 库仑定律 72

5.1.1 电荷 72

5.1.2 库仑定律 73

5.2 电场 电场强度 74

5.2.1 电场强度 74

5.2.2 电场强度的叠加原理 75

5.2.3 电场对带电体的作用 78

5.3 静电场的高斯定理 79

5.3.1 电场线 79

5.3.2 电通量 80

5.3.3 高斯定理 81

5.4 静电场环路定理 电势 86

5.4.1 电场力的功 静电场环路定理 86

5.4.2 电势 87

5.4.3 电势叠加原理 89

5.4.4 等势面 场强与电势的关系 90

5.5 静电场中的导体 91

5.5.1 导体的静电平衡条件 91

5.5.2 导体表面的电荷分布 93

5.6 电容 电容器 94

5.6.1 孤立导体的电容 94

5.6.2 电容器及其电容 95

5.6.3 电容器的串联、并联 96

5.7 电介质 97

5.7.1 电介质的极化 97

5.7.2 电极化强度 98

5.7.3 有电介质时的高斯定理 99

5.8 静电场的能量 101

习题 103

第6章 恒定磁场 107

6.1 恒定电流 107

6.1.1 电流密度矢量 107

6.1.2 恒定电流 108

6.1.3 欧姆定律的微分形式 110

6.2 电动势 111

6.2.1 电源 电动势 111

6.2.2 含源电路的欧姆定律 112

6.3 磁现象与磁场 114

6.3.1 基本磁现象 114

6.3.2 磁现象的电本质 115

6.3.3 磁场 磁感应强度 116

6.4 毕奥-萨伐尔定律 117

6.4.1 毕奥-萨伐尔定律 117

6.4.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例 118

6.4.3 运动电荷的磁场 122

6.5 恒定磁场的性质 122

6.5.1 磁场的高斯定理 122

6.5.2 安培环路定理 123

6.6 磁场对运动电荷的作用 125

6.6.1 洛仑兹力 125

6.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 126

6.6.3 质谱仪 127

6.6.4 霍尔效应 128

6.7 磁场对载流导线的作用 130

6.7.1 安培定律 130

6.7.2 均匀磁场对载流线圈的作用 131

6.8 磁介质 132

6.8.1 磁介质及其磁化 132

6.8.2 有磁介质时的安培环路定理 136

6.8.3 铁磁质 137

习题 140

第7章 电磁感应与麦克斯韦方程组 145

7.1 电磁感应定律 145

7.1.1 电磁感应现象 145

7.1.2 楞次定律 146

7.1.3 法拉第电磁感应定律 147

7.2 动生电动势和感生电动势 147

7.2.1 动生电动势 148

7.2.2 感生电动势 感生电场 149

7.3 自感和互感 150

7.3.1 自感 150

7.3.2 互感 152

7.4 磁场能量 153

7.5 麦克斯韦方程组 155

7.5.1 位移电流 155

7.5.2 麦克斯韦方程组 157

7.6 电磁波 158

7.6.1 电磁波的辐射 158

7.6.2 自由电磁波的传播 161

7.6.3 电磁波的能量密度与能流密度 162

7.7 电磁波谱 164

习题 165

第8章 振动与波 170

8.1 振动 170

8.1.1 简谐振动 170

8.1.2 阻尼振动 175

8.1.3 受迫振动 共振 176

8.1.4 振动的合成 178

8.2 波动 182

8.2.1 机械波的产生和传播 182

8.2.2 简谐波的表达式 184

8.2.3 波的能量 声强 186

8.2.4 波的传播 191

8.2.5 多普勒效应 192

8.2.6 冲击波 194

习题 195

第9章 光波 197

9.1 光的干涉 197

9.1.1 杨氏实验 197

9.1.2 劳埃德镜和半波损 202

9.1.3 薄膜干涉 203

9.2 光的衍射 211

9.2.1 惠更斯-菲涅耳衍射原理 211

9.2.2 单缝夫琅禾费衍射 214

9.2.3 衍射光栅 218

9.2.4 圆孔夫琅禾费衍射 227

9.2.5 X射线的衍射 229

9.3 光的偏振 230

9.3.1 自然光和偏振光 231

9.3.2 马吕斯定律和布儒斯特定律 233

9.3.3 晶体双折射 236

9.3.4 旋光性 242

习题 244

第10章 波粒二象性 249

10.1 黑体辐射 249

10.1.1 黑体辐射的实验规律 249

10.1.2 普朗克公式 252

10.2 光电效应 253

10.2.1 光电效应实验的规律 253

10.2.2 光的波动学说遇到的困难 255

10.2.3 爱因斯坦对光电效应的解释 255

10.3 康普顿效应 256

10.3.1 康普顿效应的实验规律 256

10.3.2 康普顿效应的理论解释 258

10.4 实物粒子的波动性 260

10.4.1 德布罗意假设 260

10.4.2 德布罗意波的实验验证 261

10.4.3 德布罗意波的统计解释 263

10.4.4 不确定关系 264

习题 266

第11章 原子的量子理论 267

11.1 波函数和薛定谔方程 267

11.1.1 波函数 267

11.1.2 薛定谔方程 269

11.1.3 定态薛定谔方程 271

11.2 一维势场中的粒子 272

11.2.1 一维无限深势阱 272

11.2.2 一维方势垒 275

11.2.3 一维谐振子 276

11.3 氢原子 278

11.3.1 氢原子的定态薛定谔方程 278

11.3.2 氢原子的能级和光谱 280

11.3.3 角动量量子化 281

11.3.4 电子自旋角动量量子化 283

11.3.5 氢原子中电子的概率密度分布 284

11.4 分子光谱 286

11.4.1 分子的能级结构与光谱特征 286

11.4.2 双原子分子的转动能级和光谱 288

11.4.3 双原子分子的振动-转动能级与光谱 290

11.4.4 荧光光谱与磷光光谱 291

习题 293

第12章 专题选读 294

12.1 原子能及其应用 294

12.1.1 原子核的发现及其电荷和质量 294

12.1.2 原子核的质子、中子模型 295

12.1.3 原子核的结合能 295

12.1.4 核能的3种释放方式 297

12.1.5 核能的一些应用 298

12.2 激光 300

12.2.1 发明激光器的背景 300

12.2.2 光的辐射和吸收 301

12.2.3 激光原理 302

12.2.4 激光的应用 306

12.3 半导体 307

12.3.1 半导体技术的发展 307

12.3.2 半导体的基本概念 308

12.3.3 半导体器件原理 312

12.4 超导电性 314

12.4.1 超导的发展 314

12.4.2 超导体的基本物理性质 316

12.4.3 超导体的应用 319

附录 322

附录A 基本物理常量1998年的推荐值 322

附录B 保留单位和标准值 323

附录C SI单位和量纲 323

附录D 常用的重要物理性质 325

附录E 常用的重要换算因子 326

附录F 希腊字母表 326

附录G 习题答案 327