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第三部分 光学 389

第十五章 光的干涉 389

15-1 光学概论 389

一 从经典光学到现代光学 389

二 光的电磁理论 390

三 光波的复振幅描述 392

15-2 光波的相干叠加 393

一 光波的叠加 393

二 相干条件 395

三 光程和光程差 395

15-3 分波前干涉 396

一 杨氏实验 396

二 菲涅耳双面镜和劳埃德镜 399

三 干涉条纹的可见度 光源的宽度和单色性 399

15-4 分振幅干涉 404

一 薄膜干涉原理 404

二 等倾干涉 406

三 等厚干涉 407

四 迈克耳孙干涉仪和法布里－珀罗干涉仪 409

习题 414

第十六章 光的衍射 417

16-1 光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理 417

一 光的衍射现象及其分类 417

二 惠更斯－菲涅耳原理 418

16-2 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 419

一 单缝的夫琅禾费衍射 419

二 圆孔的夫琅禾费衍射 422

三 光学仪器的分辨本领 423

16-3 光栅 426

一 光栅的构成 426

二 光栅衍射图样 427

三 光栅衍射图样的特点 429

四 光栅光谱 430

16-4 X射线在晶体上的衍射 433

一 X射线的发现和应用 433

二 布拉格条件 434

三 电子衍射和中子衍射 435

四 劳厄相和德拜相 436

16-5 现代光学 438

一 全息照相 438

二 傅里叶光学 光学信息处理 442

习题 445

第十七章 光的偏振 448

17-1 自然光和偏振光 448

一 光的偏振态 448

二 自然光 449

三 线偏振光 马吕斯定律 449

四 部分偏振光 450

五 椭圆偏振光和圆偏振光 451

17-2 偏振光的产生和检验 453

一 光在反射和折射时的偏振 玻片堆 453

二 二向色性和偏振片 454

三 晶体的双折射和偏振元件 455

四 偏振光的获得和检验 460

17-3 偏振光的干涉 461

一 偏振光的干涉现象 461

二 偏振光的干涉原理 色偏振 462

三 光弹效应和电光效应 463

17-4 旋光 465

一 晶体和溶液的旋光性 465

二 磁致旋光 467

习题 467

第十八章 光的吸收、散射和色散 470

18-1 光的吸收 470

一 吸收定律 470

二 一般吸收和选择吸收 吸收光谱 471

18-2 光的散射 473

一 光的散射现象及其分类 473

二 瑞利散射定律 475

三 散射光的强度和偏振状态 475

四 拉曼散射 477

18-3 光的色散 479

一 光的色散 棱镜光谱仪 479

二 正常色散和反常色散 482

18-4 非线性光学 483

一 非线性光学现象 483

二 非线性光学现象的解释 484

习题 486

第四部分 量子力学 487

第十九章 从经典物理学到量子力学 487

19-1 从经典物理学到前期量子论 487

一 黑体辐射 普朗克的能量子假说 488

二 光电效应 爱因斯坦的光量子论 492

三 原子结构和原子光谱 玻尔的量子论 498

19-2 量子力学的建立和发展 503

一 海森伯矩阵力学的提出 503

二 德布罗意波 薛定谔波动力学的提出 504

三 量子理论的发展 506

习题 509

第二十章 波函数与薛定谔方程 512

20-1 波函数的统计诠释 512

一 概率波 512

二 统计诠释及其他物理条件对波函数提出的要求 514

三 概率的基本概念及运算 516

20-2 力学量的统计不确定性 518

一 不确定性原理 518

二 动量分布概率 519

三 力学量的平均值 算符的引进 521

20-3 态叠加原理 524

一 量子态及其表象 524

二 态叠加原理 525

20-4 薛定谔方程 527

一 薛定谔方程的引进 527

二 定域的概率守恒 529

三 定态薛定谔方程 531

20-5 一维定态问题 533

一 无限深方势阱 离散谱 533

二 线性谐振子 536

三 方势垒的穿透 隧道效应 539

习题 546

第二十一章 力学量与本征态 549

21-1 量子力学中的力学量 549

一 力学量用算符表达 549

二 经典分析力学中的哈密顿量 551

三 量子力学中的哈密顿量 薛定谔方程的普遍形式 555

21-2 本征值和本征函数 线性厄米算符 556

一 力学量算符的本征值方程 556

二 线性厄米算符 558

三 厄米算符的性质 厄米算符与力学量 560

21-3 厄米算符的对易关系 562

一 算符的一般运算规则和对易式 562

二 量子力学的基本对易式 564

三 角动量算符各分量之间的对易式 565

21-4 共同本征函数 567

一 不同力学量同时有确定值的条件和共同本征函数 567

二 角动量（？2，？z）的共同本征函数 球谐函数 567

三 力学量完全集和本征函数的完全性 569

四 狄拉克符号 571

五 占有数表象 572

21-5 力学量随时间的变化 守恒量与对称性 574

一 力学量平均值随时间的变化 574

二 守恒量 576

三 守恒量与对称性 577

21-6 量子力学的基本假设 580

习题 581

第二十二章 有心力场和电磁场中的粒子 583

22-1 粒子在有心力场中的运动 583

一 角动量守恒与力学量完全集 583

二 径向方程与能量本征值 583

22-2 氢原子的能级和能量本征函数 585

一 两体问题化为单体问题 585

二 氢原子的径向方程和能量本征值 586

三 氢原子的能量本征函数 589

22-3 氢原子和类氢离子的结构与性质 591

一 氢原子的能级特点及简并度 591

二 氢原子波函数及概率的分布 592

三 氢原子的电流分布与磁矩 598

四 类氢离子 601

22-4 粒子在电磁场中的运动 601

一 有电磁场情况下的薛定谔方程 601

二 A-B效应 603

三 正常塞曼效应 605

习题 607

第二十三章 自旋和全同粒子 609

23-1 电子自旋 609

一 电子自旋假设 609

二 电子自旋态的描述 612

三 自旋算符与泡利矩阵 613

四 自旋轨道耦合 总角动量 615

五 电子自旋对正常塞曼效应的影响以及反常塞曼效应 616

六 电子顺磁共振和核磁共振 618

23-2 全同粒子系和原子组态 620

一 全同粒子系的交换对称性 620

二 全同粒子系的波函数 泡利不相容原理 622

三 两个电子的自旋三重态和单态 正氦和仲氦 625

四 元素周期表 原子的电子壳层结构 628

习题 631

第二十四章 微扰论和量子跃迁 633

24-1 定态微扰论 633

一 非简并定态微扰论 633

二 简并定态微扰论 636

24-2 含时微扰论和量子跃迁 638

一 含时微扰论 638

二 量子跃迁和跃迁概率 640

24-3 光的吸收和辐射 641

一 光的吸收和受激辐射 641

二 电偶极辐射的选择定则 643

三 自发辐射 644

24-4 激光的基本原理 645

一 受激辐射光放大与粒子数反转 645

二 光学共振腔 647

三 激光的纵模 648

四 激光器和激光的应用 650

第五部分 热物理学 652

第二十五章 热力学基础 652

25-1 热力学平衡的基本概念 652

一 热物理学概述 652

二 热力学系统的平衡态 653

三 态参量和态函数 654

四 热力学第零定律 温度 655

五 物态方程 658

25-2 热力学第一定律 662

一 热力学过程 662

二 功 662

三 热力学第一定律 663

四 焓 665

五 热容 666

六 气体的态函数和热力学过程 667

习题 675

第二十六章 统计物理学基础 679

26-1 统计物理学的基本概念 679

一 系统的微观运动状态及其描述 679

二 等概率假设 681

三 三类系统的分布和微观态数 683

26-2 最概然分布 687

一 玻耳兹曼分布 688

二 玻色分布和费米分布 689

三 经典极限条件和能量连续条件 690

习题 695

第二十七章 热力学第二定律和第三定律 696

27-1 熵 696

一 微观态数与无序度 696

二 微观态数随能量的变化 696

三 趋向热平衡及β的物理意义 698

四 熵的概念 700

27-2 热力学第二定律 702

一 可逆过程与不可逆过程 702

二 热力学第二定律的表述 703

三 过程的方向 706

四 熵变的计算 706

五 热机效率和卡诺定理 707

27-3 自由能和吉布斯函数 711

一 热平衡的熵判据 711

二 自由能 712

三 吉布斯函数 713

四 开系和多元系的热力学基本方程 化学势 713

27-4 热力学第三定律 714

一 能斯特定理 714

二 绝对零度不能达到原理 715

习题 716

第二十八章 均匀物质的统计热力学 718

28-1 热力学函数 718

一 态函数的全微分和麦克斯韦关系 718

二 基本热力学函数的确定 720

28-2 玻耳兹曼统计 722

一 热力学量的统计表达式 722

二 经典理想气体的热力学函数和速度分布 724

三 能量均分定理 气体的热容 727

四 固体的热容 729

28-3 玻色统计和费米统计 732

一 热力学量的统计表达式 732

二 声子和元激发 734

三 玻色－爱因斯坦凝聚 液氦的超流动性 740

四 金属中的自由电子气体 745

五 能带论 749

六 非晶体、准晶和富勒烯 751

七 元激发和对称破缺 753

习题 756

第二十九章 相变和临界现象 758

29-1 单元系的相变及其分类 758

一 单元复相系的平衡条件 758

二 单元复相系的平衡性质 759

三 相变的分类 763

四 液晶及其相变 765

29-2 临界现象 766

一 气液相变的临界现象 766

二 气液相变以外的连续相变现象 768

三 相变理论的发展 771

习题 779

第三十章 非平衡热力学和统计物理学 780

30-1 输运现象和玻耳兹曼方程 780

一 气体分子运动的简化模型 780

二 输运现象 783

三 玻耳兹曼方程 788

四 H定理 790

30-2 耗散结构 791

一 自组织现象 791

二 开系的熵变和非平衡态 795

三 耗散结构的形成和应用 798

附录 803

附表1 基本物理常量1986年的推荐值 803

附表2 保留单位和标准值 803