新世纪物理学PDF电子书下载

第一篇 力学 3

第1章 质点运动学 3

1.1 机械运动的基本特征及其描述方法 3

1.1.1 基本概念 3

1.1.2 基本特征 4

1.1.3 运动的描述 4

1.2 质点的运动学方程 4

1.2.1 基本概念 4

1.2.2 质点的运动学方程和轨迹方程 5

1.3 位移速度 6

1.4 加速度 9

1.5 圆周运动的角量描述 10

1.6 相对运动 12

思考题 13

习题 14

第2章 牛顿运动定律及应用 18

2.1 牛顿运动定律 18

2.1.1 基本概念 18

2.1.2 牛顿运动三定律 19

2.2 几种常见的力和基本的自然力 22

2.2.1 几种常见的力 22

2.2.2 基本的自然力 24

2.3 牛顿运动定律的应用 27

习题 29

第3章 动量守恒角动量守恒 33

3.1 冲量与动量定理 33

3.1.1 冲量 33

3.1.2 质点的动量定理 33

3.1.3 质点系的动量定理 36

3.2 动量守恒定律 37

3.3 质点的角动量角动量守恒定律 41

3.3.1 质点的角动量 41

3.3.2 质点的角动量定理 41

3.3.3 角动量守恒定律 42

3.3.4 有关力矩和角动量的说明 44

习题 45

第4章 功和能 49

4.1 功保守力的功 49

4.1.1 功 49

4.1.2 示功图 51

4.1.3 功率 52

4.1.4 保守力的功 53

4.2 动能定理 55

4.2.1 质点的动能定理 55

4.2.2 质点的动能定理应用举例 56

4.3 质点系的势能 57

4.3.1 保守力场 57

4.3.2 势能 57

4.4 机械能守恒定律能量守恒定律 59

4.4.1 机械能守恒定律 59

4.4.2 功能原理 59

4.4.3 能量守恒定律 60

4.4.4 应用举例 63

4.5 对称性与守恒定律 64

思考题 66

习题 67

第5章 刚体力学 71

5.1 刚体的基本运动 71

5.1.1 刚体 71

5.1.2 刚体的平动 71

5.1.3 刚体的定轴转动 72

5.2 刚体定轴转动的转动定理 72

5.2.1 基本角量 72

5.2.2 力矩 74

5.2.3 转动定理 74

5.2.4 刚体的转动惯量的计算 75

5.2.5 转动定理的应用 77

5.3 刚体定轴转动的功和能 78

5.3.1 力矩的功 78

5.3.2 刚体定轴转动的动能 79

5.3.3 动能定理 79

5.4 刚体定轴转动的角动量 80

5.4.1 刚体定轴转动的角动量定理 80

5.4.2 刚体定轴转动的角动量守恒定律 81

5.5 质点的运动规律和刚体的定轴转动规律对比 82

思考题 83

习题 83

第二篇 电磁学 93

第6章 真空中的静电场 93

6.1 库仑定律及静电力叠加原理 93

6.1.1 电荷 93

6.1.2 库仑定律 94

6.1.3 静电力叠加原理 95

6.2 电场强度的定义及计算 98

6.2.1 电场强度 98

6.2.2 场强叠加原理 98

6.2.3 电场强度的计算 99

6.3 电通量高斯定理 104

6.3.1 电场线 104

6.3.2 电场强度通量 105

6.3.3 高斯定理 106

6.3.4 高斯定理的应用 107

6.4 静电场的环路定理 109

6.5 电势 110

6.5.1 电势能 110

6.5.2 电势的定义 111

6.5.3 电势差 111

6.5.4 电势叠加原理 112

6.5.5 求解静电场中电势的几种方法 112

6.5.6 等势面 117

6.5.7 电势与电场强度的微分关系 118

思考题 120

习题 120

第7章 静电场中的导体和电介质 127

7.1 静电场中的导体 127

7.1.1 静电感应现象 127

7.1.2 导体静电平衡条件 128

7.1.3 导体存在时静电场的分析与计算 130

7.2 电容电容器 134

7.2.1 孤立导体的电容 134

7.2.2 电容器 134

7.2.3 电容器储存的静电场的能量 136

7.2.4 静电场的能量能量密度 137

7.3 静电场中的电介质电介质的极化 138

7.3.1 电介质及其分类 139

7.3.2 电介质的极化 139

7.3.3 电介质对电场的影响 141

7.3.4 几种电介质的相对介电常量 141

7.3.5 电介质的击穿 142

7.4 电介质中的高斯定理电位移矢量 142

习题 145

第8章 稳恒磁场 149

8.1 电流 149

8.1.1 电流和电流密度 149

8.1.2 恒定电流的重要性质 150

8.2 磁场磁感应强度 150

8.2.1 磁力与电荷的运动 151

8.2.2 磁感应强度 151

8.3 毕奥-萨伐尔定律及应用 153

8.3.1 电流元 153

8.3.2 毕奥-萨伐尔（实验）定律 153

8.3.3 磁感应强度叠加原理 153

8.4 磁场的高斯定理和安培环路定理 157

8.4.1 磁通量 157

8.4.2 磁场的高斯定理 159

8.4.3 安培环路定理 159

8.5 磁场对电流的作用 162

8.5.1 安培定律 163

8.5.2 安培公式的应用 163

8.5.3 磁场对载流平面线圈的作用 165

8.5.4 磁场力的功 165

8.5.5 霍耳效应 167

8.6 带电粒子在磁场中的运动 168

8.6.1 洛伦兹力 168

8.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 168

8.6.3 应用举例 168

8.7 磁介质中的磁场 169

8.7.1 磁介质及磁介质的磁化 169

8.7.2 磁介质的磁导率 170

8.7.3 磁场强度磁介质中的安培环路定理 170

8.7.4 安培环路定理的应用 171

8.7.5 铁磁质 172

思考题 174

习题 174

第9章 变化的电磁场 179

9.1 电磁感应的基本规律 179

9.1.1 电磁感应现象 179

9.1.2 法拉第电磁感应定律 180

9.1.3 楞次定律 180

9.2 动生电动势 182

9.2.1 概念和机制 182

9.2.2 能量转换 184

9.2.3 动生电动势的计算 184

9.3 感生电动势 186

9.3.1 电磁感应定律的普遍形式 187

9.3.2 感生电动势的计算 187

9.3.3 感生电场的应用 189

9.4 自感和互感 190

9.4.1 自感 190

9.4.2 自感系数和自感电动势的计算 190

9.4.3 互感现象、互感系数和互感电动势 192

9.4.4 互感系数和互感电动势计算 193

9.5 磁场的能量 195

9.5.1 自感中的能量转换 195

9.5.2 磁场的能量密度 195

9.5.3 磁能的计算 195

9.6 麦克斯韦电磁场理论简介 197

9.6.1 位移电流 197

9.6.2 麦克斯韦方程组 200

思考题 201

习题 201

第三篇 热学 210

第10章 统计物理学基础 210

10.1 分子运动的基本概念 210

10.1.1 分子的密度和线度 210

10.1.2 分子力 211

10.1.3 分子热运动的无序性及统计规律 211

10.2 平衡态理想气体状态方程 212

10.2.1 平衡态和状态参数 213

10.2.2 准静态过程 214

10.2.3 理想气体状态方程 214

10.3 理想气体的压力公式温度公式 216

10.3.1 理想气体的微观模型 216

10.3.2 理想气体的压强公式 217

10.3.3 理想气体的温度公式 219

10.4 能量按自由度均分定理理想气体的内能 220

10.4.1 自由度 220

10.4.2 能量按自由度均分定理 221

10.4.3 理想气体的内能 221

10.5 麦克斯韦速率分布定律 222

10.5.1 测定气体分子速率的实验 222

10.5.2 麦克斯韦气体分子速率分布律 223

10.5.3 三种统计速率 224

*10.6 玻耳兹曼能量分布定律及验证 226

10.6.1 玻耳兹曼能量分布定律 226

10.6.2 重力场中粒子按高度分布 227

10.6.3 重力场中的压强公式 227

10.7 气体分子平均自由程 228

思考题 230

习题 230

第11章 热力学基础 234

11.1 热力学第一定律 234

11.1.1 内能功和热量 234

11.1.2 热力学第一定律的表述 236

11.2 热力学第一定律的应用 236

11.2.1 等体过程气体的摩尔定容热容 236

11.2.2 等压过程气体的摩尔定压热容 237

11.2.3 等温过程 238

11.2.4 比热容比 239

11.3 绝热过程 240

11.3.1 理想气体绝热过程方程 240

11.3.2 绝热线与等温线 241

11.3.3 理想气体重要公式表 242

11.4 循环过程卡诺循环 243

11.4.1 正循环和热机效率 243

11.4.2 逆循环和制冷系数 243

11.4.3 卡诺循环 244

11.4.4 卡诺制冷机 245

11.5 热力学第二定律 246

11.5.1 可逆过程和不可逆过程 246

11.5.2 热力学第二定律的两种表述 247

11.5.3 卡诺定理 248

*11.6 热学新进展熵 248

11.6.1 熵的概念 249

11.6.2 热力学第二定律的数学表达式 250

11.6.3 熵与混乱度 250

11.6.4 熵增加原理 250

思考题 251

习题 251

第四篇 振动、波动与波动光学 259

第12章 机械振动 259

12.1 简谐振动的描述 259

12.1.1 简谐振动的动力学方程 259

12.1.2 简谐振动的运动学方程 260

12.1.3 简谐振动的几个特征量 260

12.1.4 振幅和初相的确定 261

12.2 简谐振动的旋转矢量描述 264

12.3 简谐振动的能量 266

12.4 阻尼振动和受迫振动共振 268

12.4.1 阻尼振动的数学描述 268

12.4.2 受迫振动共振 270

12.5 简谐振动合成 272

12.5.1 同方向、同频率简谐振动的合成 272

12.5.2 同方向、不同频率的简谐振动的合成拍 273

12.5.3 垂直方向、同频率的谐振的合成 274

思考题 277

习题 277

第13章 机械波基础 280

13.1 机械波的形成与传播简谐波的特征 280

13.2 平面简谐波的波动方程 282

13.2.1 平面简谐波的波动方程 282

13.2.2 简谐波的特征量 283

13.3 波的能量和能流 285

13.3.1 波的能量 285

13.3.2 波的能流 286

13.4 惠更斯原理 287

13.5 波的叠加原理波的干涉 289

13.5.1 波的叠加原理 289

13.5.2 波的干涉 290

13.6 驻波半波损失 292

13.7 声波多普勒效应 295

13.7.1 声波 295

13.7.2 多普勒效应 297

思考题 301

习题 301

第14章 波动光学 305

14.1 光的电磁理论 305

14.1.1 电磁振荡 305

14.1.2 电磁波的概念 306

14.1.3 电磁波的性质 306

14.2 相干光波的叠加 308

14.2.1 相干光源 308

14.2.2 光波的叠加 309

14.3 杨氏双缝实验劳埃德镜 310

14.3.1 杨氏双缝实验 310

14.3.2 劳埃德镜 312

14.4 薄膜干涉 314

14.4.1 等倾干涉 314

14.4.2 等厚干涉 316

14.5 迈克尔逊干涉 319

14.6 惠更斯一菲涅耳原理单缝夫琅禾费衍射 321

14.6.1 光的衍射 321

14.6.2 惠更斯-菲涅耳原理 321

14.6.3 菲涅耳衍射 322

14.6.4 单缝夫琅禾费衍射 322

14.6.5 圆孔衍射 325

14.6.6 光学仪器分辨率 325

14.7 衍射光栅和光栅光谱 327

14.7.1 衍射光栅 328

14.7.2 光栅方程 328

14.7.3 光栅谱线的缺级现象 328

14.7.4 光谱分析方法 330

14.7.5 X射线的衍射 330

14.8 光的偏振性 332

14.8.1 自然光偏振光 332

14.8.2 起偏和检偏 333

14.8.3 马吕斯定律 334

14.8.4 布儒斯特定律 335

14.8.5 双折射现象 336

14.8.6 椭圆偏振光和圆偏振光 338

思考题 339

习题 340

第五篇 近代物理学 347

第15章 狭义相对论力学基础 347

15.1 力学相对性原理 347

15.1.1 力学相对性原理中的相对性和不变性 347

15.1.2 伽利略相对性原理 348

15.1.3 伽利略相对性原理的数学描述—伽利略变换 348

15.1.4 伽利略相对性原理的时空观 349

15.1.5 伽利略相对性原理力学规律的数学表达 349

15.2 狭义相对论基本原理 349

15.2.1 爱因斯坦相对论的理论基础 350

15.2.2 洛伦兹变换 351

15.3 爱因斯坦狭义相对论时空观—长度缩短、时间膨胀 354

15.3.1 同时的相对性 354

15.3.2 物体在运动方向上长度缩短—长度的相对性 356

15.3.3 物体在运动方向上时间膨胀 357

15.3.4 爱因斯坦狭义相对论时空观的实验证明 357

15.4 爱因斯坦狭义相对论质点动力学 358

15.4.1 相对论质量 359

15.4.2 相对论质量与能量的关系 360

15.4.3 相对论动量和能量关系式 361

15.4.4 应用举例 362

*15.5 爱因斯坦广义相对论—宇宙空间是弯曲的？ 362

15.5.1 爱因斯坦广义相对论的基本理论 363

15.5.2 广义相对论的检验 365

习题 366

第16章 量子力学基础 369

16.1 黑体辐射普朗克的能量子假说 369

16.1.1 黑体辐射 369

16.1.2 黑体辐射的基本规律 371

16.1.3 经典物理学的困难 372

16.1.4 普朗克量子假设 373

16.2 光电效应爱因斯坦的光子假说 374

16.2.1 光电效应及经典物理面临的困境 374

16.2.2 光子爱因斯坦方程 376

16.2.3 光的波粒二象性 376

16.2.4 光电效应在现代科技中的应用 377

16.3 康普顿效应光子理论解释 378

16.3.1 康普顿效应 378

16.3.2 光子理论解释 379

16.4 原子结构的玻尔理论 382

16.4.1 氢原子光谱的规律性 382

16.4.2 玻尔的量子论 384

16.4.3 玻尔量子理论的作用及其困难 386

16.5 粒子的波动性 387

16.5.1 德布罗意假设粒子的波动性 387

16.5.2 实验验证电子衍射 387

16.5.3 不确定关系 388

16.6 波函数薛定愕方程 391

16.6.1 波函数 391

16.6.2 薛定愕方程 393

16.7 一维势阱和势垒 395

16.7.1 一维无限深势阱 395

16.7.2 一维势垒—隧道效应 396

16.7.3 扫描隧道显微镜 398

16.7.4 纳米技术 399

思考题 401

习题 401

附录一 国际单位制（S） 405

附录二 常用基本物理常数表 407

附录三 习题参考答案 408

参考文献 426