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第4篇 电磁学 4

第9章 静电场 4

9.1 电荷和库仑定律 4

9.1.1 电荷及其基本性质 4

9.1.2 库仑定律和库仑力的叠加原理 5

9.2 电场强度 8

9.2.1 电场强度 9

9.2.2 电场强度的计算式 10

9.3 电场线 17

9.3.1 电场线 17

9.3.2 静电场电场线的性质 19

9.4 静电场的高斯定理 19

9.4.1 电通量 19

9.4.2 静电场的高斯定理 21

9.4.3 高斯定理的应用举例 23

9.5 静电场的环路定理 27

9.5.1 静电场的环路定理 27

9.5.2 电势差和电势 29

9.5.3 电势的计算举例 31

9.5.4 等势面 34

9.5.5 电场强度与电势梯度的关系 35

习题 37

第10章 静电场中的导体和电介质 43

10.1 静电场中的导体 43

10.1.1 导体的静电平衡 43

10.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 45

10.1.3 导体表面附近的电场强度与面上对应点的电荷面密度σ的关系 46

10.1.4 静电屏蔽 47

10.2 电介质的极化和有介质时的高斯定理 49

10.2.1 电介质的电结构 49

10.2.2 电介质的极化 50

10.2.3 电极化强度、极化电荷与极化强度的关系 51

10.2.4 电极化强度与场强的关系 52

10.2.5 有介质时的高斯定理 53

10.3 电容和电容器 56

10.3.1 孤立导体的电容 56

10.3.2 电容器及其电容 57

10.3.3 电容器的串联和并联 59

10.4 电场的能量 61

10.4.1 电容器储存的静电能 61

10.4.2 电场的能量 61

习题 63

第11章 稳恒电流 69

11.1 电流及其连续性方程 69

11.1.1 电流 69

11.1.2 电流的连续性方程 71

11.1.3 稳恒电流 71

11.2 欧姆定律和焦耳定律 73

11.2.1 欧姆定律 73

11.2.2 电阻定律 73

11.2.3 欧姆定律的微分形式 74

11.2.4 电流的功和功率、焦耳楞次定律 75

11.3 电源和电动势，闭合电路和一段含源电路的欧姆定律 77

11.3.1 电源及其电动势 77

11.3.2 闭合电路的欧姆定律 79

11.3.3 含源电路的欧姆定律 80

11.3.4 基尔霍夫方程组 81

习题 82

第12章 恒定磁场 86

12.1 磁场 86

12.1.1 奥斯特实验 86

12.1.2 磁感应强度 88

12.2 毕奥-萨伐尔定律 89

12.2.1 毕奥-萨伐尔定律 90

12.2.2 运动点电荷的磁场 91

12.2.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 91

12.3 磁通连续性定理 96

12.4 安培环路定理 97

12.4.1 安培环路定理 97

12.4.2 安培环路定理的应用 100

12.5 磁场对载流导体的作用，磁力的功 104

12.5.1 安培定律 104

12.5.2 磁场对载流导线的作用力 104

12.5.3 载流线圈在均匀外磁场中受到的磁力矩 106

12.5.4 磁力的功 108

12.5.5 平行电流间的互相作用，电流单位安培的定义 110

12.5.6 运动电荷在磁场中所受的力——洛仑兹力 110

12.6 带电粒子在电磁场中的运动 111

12.6.1 运动方程（动力学方程） 111

12.6.2 带电粒子在电磁场中的运动 112

12.6.3 霍尔效应 115

习题 117

第13章 磁介质 122

13.1 磁介质存在时静磁场的基本规律 122

13.1.1 磁介质的磁化，磁化强度 122

13.1.2 磁化电流 124

13.1.3 有磁介质时的安培环路定理 126

13.1.4 稳恒磁场与静电场方程的对比 128

13.2 顺磁性与抗磁性 129

13.2.1 顺磁性 129

13.2.2 抗磁性 130

13.3 铁磁性与铁磁质 131

13.3.1 铁磁质的磁化性能 132

13.3.2 铁磁性的起因 134

习题 135

第14章 电磁感应 137

14.1 电磁感应的基本定律 137

14.1.1 电磁感应现象 137

14.1.2 楞次定律 137

14. 1.3 法拉第电磁感应定律 139

14.2 动生电动势 140

14.2.1 动生电动势及相应的非静电力 141

14.2.2 在磁场中转动的线圈中的感应电动势——发电机的基本原理 142

14.3 感生电动势和感生电场 143

14.3.1 感生电动势和感生电场 144

14.3.2 感生电场的性质 145

14.3.3 螺线管磁场变化引起的感生电场 146

14.4 自感应与互感应 148

14.4.1 自感应 148

14.4.2 互感应 152

14.5 磁场的能量 154

14.5.1 自感线圈的磁能 154

14.5.2 磁场的能量 156

附录 两线圈互感系数相等的直接证明 157

习题 161

第15章 电磁场理论的基本概念 170

15.1 麦克斯韦方程组 170

15.1.1 电磁场基本规律小结 170

15.1.2 位移电流 171

15.1.3 麦克斯韦方程组 173

15.2 电磁波的辐射和传播 175

15.2.1 振荡电偶极子辐射的电磁波 175

15.2.2 平面电磁波的基本性质 176

15.2.3 电磁波的能量 177

15.2.4 电磁波谱 177

附录 电偶极子辐射公式的推导 178

习题 182

第5篇 波光动学 189

第16章 光的干涉 189

16.1 光源和光的相干性 190

16.1.1 光源 190

16.1.2 单色光与复色光 190

16.1.3 光的相干性 191

16.2 获得相干光的方法 194

16.2.1 获得相干光的方法 194

16.2.2 杨氏双缝干涉实验 195

16.2.3 洛埃镜实验 198

16.3 薄膜表面的干涉 199

16.4 劈尖干涉和牛顿环 202

16.4.1 劈尖干涉 202

16.4.2 牛顿环 204

16.5 迈克尔孙干涉仪 206

16.5.1 迈克尔孙干涉仪 206

16.5.2 干涉现象的应用 208

16.5.3 相干长度 209

习题 210

第17章 光的衍射 214

17.1 惠更斯-菲涅耳原理 214

17.1.1 光的衍射现象 214

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 215

17.1.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 215

17.2 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 216

17.2.1 单缝衍射 216

17.2.2 圆孔衍射 221

17.3 平面衍射光栅 222

17.3.1 光栅方程 222

17.3.2 光栅光谱 224

17.4 光学仪器的分辨率 225

17.5 X射线在晶体上的衍射 227

17.6 全息照相 229

17.6.1 全息照相 229

17.6.2 基本原理 230

17.6.3 全息照片的摄制与再现装置 231

17.6.4 全息照相的特点 232

附录1 单缝夫琅禾费衍射合振幅的计算 233

附录2 圆孔夫琅禾费衍射光强分布的计算 234

习题 239

第18章 光的偏振 242

18.1 自然光和偏振光 242

18.1.1 光的偏振性 242

18.1.2 自然光 243

18.2 偏振片，马吕斯定律 244

18.2.1 偏振片的起偏和检偏 244

18.2.2 马吕斯定律 246

18.3 反射时光的偏振 247

18.4 光的双折射 248

18.4.1 光的双折射现象 248

18.4.2 尼科耳（Nicol）棱镜 250

18.4.3 二向色性与偏振片 251

18.5 偏振光的干涉 252

18.5.1 偏振光的干涉 252

18.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光 253

18.5.3 人为双折射现象 254

18.6 旋光现象 256

习题 257

第6篇 量子物理学 263

第19章 量子理论的实验基础 263

19.1 黑体辐射与能量子 263

19.1.1 热辐射 263

19.1.2 黑体辐射的实验定律 264

19.1.3 黑体辐射的经典解释及其困难 265

19.1.4 普朗克公式与能量子假设 266

19.2 光电效应与光子 269

19.2.1 光电效应 269

19.2.2 光量子假设 270

19.2.3 光的波粒二象性 271

19.2.4 康普顿效应 272

19.3 原子结构 275

19.3.1 氢原子光谱的规律性 275

19.3.2 卢瑟福的原子有核模型 276

19.3.3 玻尔理论 277

19.3.4 弗兰克-赫兹实验 281

19.3.5 玻尔理论的评论 282

19.4 波粒二象性 282

19.4.1 德布罗意假设 282

19.4.2 德布罗意波的实验证明 284

19.4.3 物质波应用——电子显微镜 284

19.4.4 波函数及其统计解释 285

19.5 不确定关系及其应用 287

19.5.1 不确定关系 287

19.5.2 能量与时间的不确定关系 289

19.5.3 不确定关系的应用 289

习题 292

第20章 量子力学入门 294

20.1 薛定谔方程 294

20.1.1 薛定谔方程的建立 294

20.1.2 定态薛定谔方程 296

20.1.3 波函数的叠加原理 297

20.1.4 力学量的算符表示 298

20.2 一维量子问题 298

20.2.1 一维无限深方势阱 299

20.2.2 一维简谐振子 302

20.2.3 势垒和隧穿效应 304

20.2.4 扫描隧穿显微镜 305

20.3 氢原子的薛定谔方程 306

20.3.1 氢原子的定态薛定谔方程 306

20.3.2 氢原子的角动量 307

20.3.3 氢原子的能量 309

20.3.4 氢原子的径向概率密度 311

20.4 电子自旋 312

20.4.1 碱金属原子 312

20.4.2 原子磁矩 313

20.4.3 斯特恩盖拉赫实验 315

20.4.4 电子自旋 316

20.5 元素周期律 317

20.5.1 多电子原子的状态和能量 317

20.5.2 泡利不相容原理 319

20.5.3 原子的壳层结构与元素周期律 320

习题 325

参考书目 327

附录A 中英文对照目录 328

附录B 物理文献及其查阅方法 331

附录C 参考答案 337