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第10章 静电场 1

10.1 电荷 库仑定律 2

10.1.1 电荷 2

10.1.2 库仑定律 3

10.1.3 电场力叠加原理 4

10.2 电场 电场强度 5

10.2.1 电场 5

10.2.2 电场强度 5

10.2.3 点电荷电场强度 6

10.2.4 电场强度叠加原理 7

10.3 电场强度通量 高斯定理 12

10.3.1 电场线 12

10.3.2 电场强度通量 14

10.3.3 高斯定理 15

10.3.4 高斯定理应用举例 17

10.4 静电场的环路定理 电势 21

10.4.1 静电场力所做的功 21

10.4.2 静电场的环路定理 22

10.4.3 电势能 23

10.4.4 电势 23

10.5 电场强度与电势梯度 29

10.5.1 等势面 29

10.5.2 电场强度与电势梯度 31

10.6 静电场中的电偶极子 32

10.7 静电场中的导体 33

10.7.1 导体的静电平衡 33

10.7.2 静电平衡时导体上电荷的分布 34

10.7.3 导体表面的电场 35

10.7.4 静电屏蔽 37

10.8 电容 电容器 40

10.8.1 孤立导体的电容 40

10.8.2 电容器 40

10.8.3 电容器的并联和串联 43

10.9 静电场中的电介质 45

10.9.1 电介质对电容和电场的影响 45

10.9.2 电介质的电结构 46

10.9.3 电介质的极化 47

10.9.4 电极化强度矢量 48

10.10 有电介质时的高斯定理 50

10.11 静电场的能量 能量密度 54

本章提要 56

习题 58

第11章 恒定磁场 63

11.1 电流 64

11.1.1 电流和电流密度 64

11.1.2 欧姆定律的微分形式 66

11.2 电源 电动势 67

11.2.1 电源 67

11.2.2 电动势 67

11.3 磁场 磁感应强度 68

11.3.1 基本磁现象 68

11.3.2 磁场 磁感应强度 69

11.4 毕奥-萨伐尔定律 71

11.4.1 毕奥-萨伐尔定律 71

11.4.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例 72

11.5 运动电荷的磁场 77

11.6 磁场的高斯定理 78

11.6.1 磁感应线 78

11.6.2 磁通量 79

11.6.3 磁场的高斯定理 80

11.7 安培环路定理 81

11.7.1 安培环路定理 81

11.7.2 安培环路定理的应用举例 83

11.8 带电粒子在电场和磁场中的运动 85

11.8.1 运动电荷在磁场中所受的力 85

11.8.2 带电粒子在均匀磁场中运动分析及应用举例 86

11.8.3 运动电荷在电场和磁场中所受的力 88

11.8.4 带电粒子在电场和磁场中运动举例 88

11.9 磁场对载流导线的作用 91

11.9.1 安培定律 91

11.9.2 两根无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 93

11.9.3 均匀磁场对矩形载流线圈的作用 94

11.10 磁介质 96

11.10.1 磁介质及其磁化 96

11.10.2 磁介质的磁化机理 97

11.10.3 磁化强度 98

11.10.4 磁介质中的高斯定理和安培环路定理 100

11.10.5 铁磁质 102

本章提要 105

习题 106

第12章 电磁感应和电磁场 111

12.1 电磁感应定律 112

12.1.1 电磁感应现象 112

12.1.2 楞次定律 113

12.1.3 法拉第电磁感应定律 113

12.2 动生电动势 感生电动势 115

12.2.1 动生电动势 115

12.2.2 感生电动势 120

12.3 自感 互感 124

12.3.1 自感 124

12.3.2 互感 126

12.4 磁场能量 128

12.5 电磁场基本理论 130

12.5.1 位移电流 130

12.5.2 全电流安培环路定理 132

12.5.3 麦克斯韦电磁理论 133

12.6 电磁波 135

12.6.1 电磁振荡 135

12.6.2 电磁波的产生和传播 138

12.6.3 电磁波谱 142

本章提要 143

习题 144

第13章 波动光学 149

13.1 光的干涉现象 150

13.1.1 杨氏双缝干涉实验 151

13.1.2 光程 154

13.1.3 分波阵面的双光束干涉 156

13.2 薄膜干涉 158

13.2.1 薄膜干涉 158

13.2.2 等倾干涉条纹 160

13.3 劈尖干涉 牛顿环 162

13.3.1 劈尖干涉 162

13.3.2 牛顿环 166

13.4 迈克耳孙干涉仪 168

13.5 光的衍射 169

13.5.1 光的衍射分类 170

13.5.2 衍射的基本理论 170

13.6 单缝的夫琅禾费衍射 171

13.7 圆孔衍射与光学仪器分辨本领 174

13.7.1 圆孔衍射与艾里斑 174

13.7.2 光学系统的分辨本领 175

13.8 衍射光栅 177

13.8.1 光栅的结构与光强 177

13.8.2 衍射光谱 180

13.9 X射线的衍射 182

13.10 光的偏振 184

13.10.1 自然光 偏振光 184

13.10.2 偏振片 马吕斯定律 184

13.11 反射光与折射光的偏振 187

13.12 双折射现象 189

13.12.1 寻常光和非常光 189

13.12.2 尼科耳棱镜 190

13.12.3 人为双折射 190

13.13 旋光现象 191

习题 193

第14章 光的吸收、色散和散射 197

14.1 光的吸收 198

14.1.1 一般吸收和选择吸收 198

14.1.2 光的吸收定律 199

14.1.3 吸收光谱 199

14.2 光的色散 200

14.3 光的散射 202

思考题 203

习题 203

第15章 光生物物理学基础 205

15.1 光生物物理学的研究内容 206

15.1.1 什么是光生物物理学 206

15.1.2 光生物学的范围和内容 206

15.1.3 光生物物理学过程的特征 207

15.2 激发与激发态 207

15.2.1 激发态及各种弛豫过程 207

15.2.2 单线态与三重态 209

15.3 荧光 210

15.3.1 荧光的特征 210

15.3.2 荧光团与探针 212

15.3.3 荧光的各种参量 212

15.3.4 影响荧光的因素 213

15.3.5 荧光检测技术 214

15.4 非辐射共振能量转移 214

15.4.1 能量转化与能量转移 214

15.4.2 非辐射共振能量转移 214

15.5 紫外线对生物大分子的作用 215

15.5.1 蛋白质与核酸的激发态 215

15.5.2 紫外线对蛋白质与核酸的光化学作用 217

15.6 光动力作用 217

15.6.1 光敏化作用 217

15.6.2 光动力作用 218

15.6.3 光敏化自动氧化作用 218

15.7 光合作用 219

15.7.1 叶绿素-蛋白复合物 219

15.7.2 光合作用中的能量传递 220

15.8 生物发光与化学发光 221

15.8.1 生物发光 221

15.8.2 生物光子发光的机理 223

15.8.3 超微弱暗化学发光 223

思考题 224

第16章 相对论 225

16.1 狭义相对论 226

16.1.1 经典力学的时空观 226

16.1.2 伽利略变换 227

16.1.3 狭义相对论的基本原理 229

16.1.4 狭义相对论的时空观 233

16.1.5 洛伦兹速度变换 237

16.1.6 相对论的质量、能量和动量 239

16.2 广义相对论 244

16.2.1 广义相对论基本原理 244

16.2.2 弯曲的时空 247

16.2.3 广义相对论的实验验证 250

16.2.4 黑洞 252

本章提要 256

习题 257

第17章 量子物理基础 259

17.1 黑体辐射 普朗克量子假设 260

17.1.1 黑体 黑体辐射 260

17.1.2 斯特藩-玻耳兹曼定律 维恩位移定律 261

17.1.3 黑体辐射的瑞利-金斯公式 经典物理的困难 262

17.1.4 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 263

17.2 光电效应 光的波粒二象性 263

17.2.1 光电效应实验的规律 263

17.2.2 光子 爱因斯坦方程 264

17.2.3 光电效应在近代技术中的应用 264

17.2.4 光的波粒二象性 265

17.3 康普顿效应 266

17.3.1 康普顿效应的实验规律 266

17.3.2 康普顿效应的解释 266

17.4 玻尔的氢原子理论 268

17.4.1 氢原子光谱的规律性 268

17.4.2 卢瑟福的原子有核模型 269

17.4.3 玻尔的氢原子理论 270

17.4.4 玻尔氢原子理论的困难和意义 272

17.5 德布罗意波 实物粒子的二象性 272

17.5.1 德布罗意假设 272

17.5.2 德布罗意波的实验证明 273

17.5.3 德布罗意波的统计解释 274

17.6 量子力学简介 274

17.6.1 不确定关系 274

17.6.2 波函数 概率密度 276

17.6.3 薛定谔方程 277

17.6.4 一维势阱问题 278

17.6.5 一维方势垒 隧道效应 280

17.6.6 氢原子问题 282

本章提要 285

习题 286

第18章 现代物理技术 289

18.1 激光原理及激光技术的应用 290

18.1.1 激光器原理 290

18.1.2 激光器的种类 291

18.1.3 激光的应用 291

18.2 光纤技术 293

18.2.1 光纤的结构与分类 293

18.2.2 光纤通信技术和发展 294

18.3 液晶技术 297

18.3.1 液晶的结构与分类 297

18.3.2 液晶的物理性质 298

18.4 纳米技术 299

18.4.1 纳米材料的性能特点 300

18.4.2 纳米材料的应用 300

18.5 等离子体技术 301

18.5.1 等离子体 301

18.5.2 等离子体的主要应用 301

18.6 新材料技术 302

18.6.1 新材料技术 302

18.6.2 新材料的发展前景 304

18.7 新能源技术 307

18.7.1 各种形式的能源 新能源的定义与分类 307

18.7.2 常见的新能源形式 308

18.7.3 新能源的发展现状和趋势 310

18.8 3D打印技术 310

18.8.1 3D打印技术简介 310

18.8.2 3D打印技术原理 311

18.8.3 3D打印技术研究及发展的意义 312

18.8.4 3D打印技术国内外发展程度 313

常用物理常量表 315

习题参考答案 317