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目 录 1

第四篇振动与波 1

第十五章振动 1

§15-1简谐振动 2

一、最简单的振动 2

二、简谐振动的产生 3

三、简谐振动的运动学振幅矢量 6

四、复数表示法 14

五、简谐振动的能量 15

§15-2简谐振动体系的一般特征 20

一、扭摆 20

二、简谐振动的一般特征 22

三、电磁振荡 26

§15-3阻尼振动 32

一、阻尼振动 32

二、LRC回路 35

三、品质因数 37

§15-4受迫振动 40

一、受迫振动 40

二、共振现象 43

三、力学的电模拟 47

§15-5振动的叠加 47

一、叠加原理 47

二、同方向同频率振动的合成 48

三、拍 50

四、互相垂直的振动的合成 52

五、用简谐振动合成表示非简谐振动 58

思考题 62

习题 67

附录Ⅰ 76

附录Ⅱ 78

一、一维简谐波的传播 79

§16-1简谐波 79

第十六章波 79

二、简谐波表达式 82

三、在三维空间传播的平面波和球面波 89

四、波的复数表示 90

§16-2波的产生 91

一、弦线上的波的产生波动方程 91

二、声波 96

三、波动的一般特征 97

§16-3波的能量能流密度 98

一、波的能量 98

二、波的能量的传播 101

三、球面波 103

§16-4驻波 103

一、波的叠加 103

二、驻波 105

三、二维驻波 112

§16-5波包 115

附录 119

§16-6多普勒效应 119

§16-7电磁波 121

一、电磁波传播的机制 122

二、麦克斯韦方程组导出电磁波波动方程 127

三、电磁波的波速 129

四、电磁波的一些性质 130

五、电磁场能流密度 132

六、电磁波的辐射 133

思考题 136

习题 138

第五篇光 学 143

引言 143

第十七章光的干涉 147

§17-1波的干涉 147

一、惠更斯原理 147

二、水波的干涉 148

§17-2光的干涉 152

一、杨氏实验 152

二、干涉条纹的可见度 156

§17-3薄膜干涉 158

一、光程整 159

二、等倾干涉 163

三、等厚干涉 163

四、牛顿环 166

五、增透膜 167

§17-4迈克耳孙干涉仪 170

一、迈克耳孙干涉仅的结构 170

二、迈克耳孙干涉仪的原理 171

§17-5用干涉方法测量气体折射率 174

一、马赫－曾特干涉仪 174

二、雅敏干涉仪 175

三、瑞利干涉仪 177

一、单色性 179

§17-6光的相干性 179

二、时间相干性 181

三、杨氏干涉实验中光源大小的影响 183

四、空间相干性 184

思考题 185

习题 187

第十八章光的衍射 189

§18-1菲涅耳－惠更斯原理 190

§18-2夫琅和费单缝衍射 192

一、实验装置和现象 192

二、振幅矢量法 193

三、函数（sina/a）2的性质 197

四、光强分布规律 198

§18-3双缝衍射 199

§18-4光栅 203

一、光栅的强度分布规律 203

二、多光束干涉 205

三、光栅的色散 208

§18-5圆孔衍射 211

一、夫琅和费圆孔衍射 211

二、菲涅耳圆孔衍射 213

§18-6光学仪器的分辨率 215

一、分辨率 215

二、显微镜的分辨率 219

三、光栅的分辨率 221

§18-7 X光衍射 224

§18-8全息照相 227

思考题 231

习题 232

第十九章光的偏振 235

§19-1偏振光与自然光 235

一、自然光 235

二、线偏振光的获得和检验 237

三、马吕定律 239

四、偏振度 240

§19-2反射光的偏振 240

一、布儒斯特角 240

二、菲涅尔公式 243

三、位相变化 247

§19-3双折射 249

一、晶体的双折射现象 249

二、光轴 250

三、主平面和主截面 251

四、晶体内的复合波面 252

五、在各向异性介质中光波的传播 253

六、单轴晶体和双轴晶体 256

§194偏振元件 256

一、尼科耳棱镜 257

二、偏振片 258

三、渥拉斯顿棱镜 260

§19-5椭圆偏振光 261

四、二向色性晶体 261

§19-6振动面的旋转——旋光性 266

一、旋光性 266

二、菲涅耳对旋光的唯象解释 268

思考题 270

习题 271

篇二十章光的色散、吸收和散射 273

§20-1色散 273

一、色散 273

二、棱镜的色散 276

§20-2光的吸收 282

一、朗伯定律 282

二、光学材料 284

三、比尔定律 284

§20-3瑞利散射 285

一、光的散射 285

二、瑞利散射的规律 286

三、瑞利散射的理论解释 288

§204喇曼散射 290

思考题 292

习题 293

第二十一章粒子和波 294

§21-1原子论 294

§21-2量子论 296

§21-3光子 300

一、光的微粒说和波动说 300

二、光电效应 301

三、康普顿效应 309

四、光的粒子性 315

§21-4德布罗意波 315

§21-5几率波 324

§21-6测不准关系 328

思考题 336

习题 337

第二十二章 原子能级 341

§22-1原子的核型结构 341

一、原子 341

二、从α粒子散射实验确认原子的核型结构 342

三、卢瑟福散射公式 346

四、原子的有核结构模型与经典物理学的矛盾 349

§22-2原子光谱的规律性 350

一、原子光谱 350

二、氢原子光谱的规律性 352

§22-3原子的定态与能级 355

一、原子光谱与原子能级 355

二、佛兰克－赫兹实验 360

三、原子能级与角动量的量子化 361

四、类氢离子 365

思考题 369

习题 369

附录 372

第二十三章 波动力学 377

§23-1薛定谔方程 377

一、几率波的波函数 377

二、自由粒子的波函数 380

三、定态问题 381

四、薛定谔方程 383

§23-2一维方势阱问题 387

§23-3一维谐振子问题 392

§23-4势垒的穿透（选读材科） 395

思考题 398

习题 399

第二十四章氢原子 402

§24-1波动力学中的氢原子问题 402

一、波动方程 402

二、波振幅在三个方向上的分布 403

三、角动量和能量的量子化 409

§24-2氢原子中电子的几率分布 415

§24-3轨道量子数ι和碱金属原子光谱 424

§24-4磁量子数m和磁场对原子的作用 428

一、原子磁矩 428

二、塞曼效应 430

三、斯特恩－盖拉赫实验 432

§24-5电子自旋 433

一、谱线精细结构与电子自旋 434

二、自旋角动量的量子性质 435

三、电子的自施磁矩 436

四、自旋和“轨道”磁矩之间的相互作用 436

五、电子自旋是电子固有的一个运动属性 438

六、磁共振 438

§24-6原子的辐射激光 441

一、辐射跃迁 441

二、激光 444

思考题 449

习题 450

附录Ⅰ 451

附录Ⅱ 457

第二十五章 多电子原子和分子（选读材料） 463

§25-1原子的壳层结构 463

一、单电子近似 463

二、元素周期律与原子壳层结构 464

三、各个元素的原子壳层结构 471

四、泡利不相容原理 476

§25-2 X射线谱 477

一、X射线 477

二、标识辐射 478

§25-3多电子原子光谱 482

一、矢量模型 483

二、原子量子状态的标记 486

§25-4分子结构和分子光谱 488

一、分子结构 488

二、分子光谱 492

习题 500

第二十六章固体（选读材料） 501

§26-1固体的能带 501

一、固体中能带的形式 501

二、导体和绝缘体 505

三、导带电子按能量的统计分布费密分布 507

四、固体电导 511

§26-2半导体 512

一、本征半导体空穴 512

二、n型和p型半导体 515

三、p-n结 519

第二十七章核与基本粒子（选读材料） 523

§27-1核结构 524

一、质量数和电荷数 524

二、核力 525

三、原子核的结合能 527

四、原子核的角动量、磁矩和电四极矩 530

五、核结构模型结合能半经验公式 534

§27-2核衰变 541

一、放射性衰变的规律 541

二、α衰变 545

三、β衰变 547

四、γ衰变 551

五、天然放射性元素系 551

一、核反应的分类 553

§27-3核反应 553

二、核反应的一般规律 555

三、核反应的机制 557

四、裂变和聚变 559

五、核反应的运用 563

§27-4基本粒子 564

一、基本粒子的相互作用 564

二、更深的层次 577

附录 583