文科物理教程PDF电子书下载

绪论 1

第1章 力学概论 5

1.1　牛顿和他的《原理》 5

1.1.1 牛顿生平 5

1.1.2 《原理》的基本内容 6

1.1.3　牛顿的自然观和科学方法 9

1.2　质点的运动 10

1.2.1　质点运动的描述 10

1.2.2　牛顿运动定律 13

1.2.3　机械能与机械能守恒定律 15

1.2.4　动量与动量守恒定律 17

1.3　刚体的运动 19

1.3.1　刚体的转动 19

1.3.2　转动定律 20

1.3.3 刚体绕定轴转动的功能关系 23

1.3.4　角动量和角动量守恒定律 24

1.4　机械振动与机械波 27

1.4.1　简谐振动 27

1.4.2　简谐振动的能量 30

1.4.3　简谐振动的合成 31

1.4.4　阻尼振动　受迫振动　共振 32

1.4.5　机械波的一般概念 32

1.4.6　平面简谐波 33

1.4.7　波的衍射 35

1.4.8　波的干涉 35

1.4.9　多普勒效应 37

1.4.10　声波 39

1.5　宇宙的起源与演化 40

1.5.1　宇宙学与宇宙学原理 40

1.5.2　宇宙的起源——宇宙大爆炸 40

1.5.3　哈勃定律 44

1.5.4　宇宙的年龄 45

1.5.5　地球的年龄 46

1.5.6　太阳的年龄 46

1.5.7　银河系的年龄 47

1.5.8　天体运动中的混沌现象 47

思考题与习题 49

第2章　热学概论 52

2.1　热现象的微观理论 52

2.1.1　气体动理论的几个基本概念 52

2.1.2　理想气体压强与温度的微观解释 54

2.1.3 能量均分定理 内能 56

2.2　麦克斯韦气体速率分布律 58

2.2.1　分子速率分布函数 59

2.2.2　麦克斯韦气体分子速率分布律 59

2.2.3　三种统计速率 60

2.2.4　气体分子的碰撞理论 61

2.2.5　大气的组成 62

2.3　经典热力学的形成和发展 63

2.3.1　热力学第一定律的建立 64

2.3.2　热力学第二定律的建立 69

2.3.3　热力学第三定律的建立 72

2.4　热力学定律及其应用 73

2.4.1　热力学第一定律 73

2.4.2　热力学第二定律 80

2.5　熵、信息和能量 82

2.5.1　熵 82

2.5.2　熵与信息 84

2.5.3　熵与能量 87

2.6　经典力学、热学与第一次技术革命 88

2.6.1　经典力学与科学革命 88

2.6.2　经典热学与技术革命 89

思考题与习题 94

第3章 电磁学概论 96

3.1　静电场的概念与规律 96

3.1.1　电荷及相关定律 96

3.1.2　电场 97

3.1.3　静电场中的导体和电介质 103

3.2　稳恒磁场的概念与规律 104

3.2.1　磁场与磁感应强度 104

3.2.2　毕奥-萨伐尔定律 106

3.2.3　磁场高斯定理 107

3.2.4　安培环路定理 109

3.2.5　磁场对运动电荷的作用 111

3.2.6　载流导线在磁场中所受的力 111

3.2.7　磁场中的磁介质 112

3.3 电磁感应的概念与规律 113

3.3.1 电磁感应现象 113

3.3.2 电磁感应相关定律 113

3.3.3　感应电动势 114

3.3.4 自感和互感 117

3.3.5 电磁感应的应用 118

3.4　麦克斯韦与电磁场理论 123

3.4.1　麦克斯韦简介 123

3.4.2　位移电流与电磁场基本方程的积分形式 126

3.4.3　麦克斯韦方程组 128

3.5　经典电磁理论与第二次技术革命 129

3.5.1　第二次技术革命的科学理论支持 129

3.5.2　经典电磁理论与电动机、发电机的发明 129

3.5.3　新通信工具的发明与应用 131

3.5.4　静电的应用 132

3.5.5　电磁场的应用 135

3.6　现代通信与信息社会 137

3.6.1 电磁波 138

3.6.2　无线电通信 139

3.6.3 电磁屏蔽技术 141

思考题与习题 144

第4章　光学概论 146

4.1　光的电磁理论与光的特性 146

4.1.1　光的电磁理论 146

4.1.2　光矢量 147

4.1.3　光程 147

4.2　光的干涉 149

4.2.1　相干光的获得 149

4.2.2　双缝干涉 150

4.2.3　洛埃镜实验 152

4.2.4　薄膜干涉 152

4.3　光的衍射 157

4.3.1　光的衍射现象 157

4.3.2　惠更斯-菲涅耳原理 157

4.3.3　单缝夫琅和费衍射 158

4.3.4　光栅衍射 159

4.3.5　光学仪器的分辨本领 162

4.4　光的偏振 164

4.4.1　线偏振光与自然光 164

4.4.2　马吕斯定律 165

4.4.3　布儒斯特定律 166

4.5　光学的工程应用 167

4.5.1　光纤通信 167

4.5.2　液晶技术 168

4.5.3　光弹性效应 170

4.5.4　克尔效应 170

4.5.5　旋光效应 171

4.5.6　磁光效应 171

4.5.7　立体电影 172

4.5.8　数码照相机 173

思考题与习题 174

第5章　相对论基础 176

5.1　狭义相对论产生的历史背景 176

5.1.1 电磁理论在伽利略变换下的非协变性 176

5.1.2　迈克耳孙-莫雷实验的零结果 178

5.1.3　洛伦兹的理论 179

5.1.4　庞加莱的卓见 181

5.2　相对论的时空观 183

5.2.1　爱因斯坦小传 183

5.2.2　洛伦兹变换的导出 185

5.2.3　速度的变换 187

5.2.4　狭义相对论的时空观 188

5.2.5　相对论的几何描述 194

5.3　相对论动力学 197

5.3.1　相对论质量 197

5.3.2　质能关系 198

5.3.3　能量-动量关系 201

5.4　相对论的启迪 201

5.4.1　相对论对物理学的影响 201

5.4.2　相对论对人类思维发展的影响 202

5.4.3　相对论对哲学的影响 203

思考题与习题 205

第6章　量子论基础 207

6.1　黑体辐射与普朗克量子假设 207

6.1.1　历史背景 207

6.1.2　黑体辐射 208

6.1.3　普朗克公式 211

6.1.4　黑体辐射应用 212

6.2　光电效应及康普顿效应 213

6.2.1　光电效应 213

6.2.2　爱因斯坦光子假说 214

6.2.3　康普顿效应 215

6.3　玻尔的氢原子理论 217

6.3.1　氢原子光谱的实验规律 217

6.3.2　玻尔的氢原子理论 219

6.3.3　玻尔理论对氢原子光谱的解释 221

6.4　物质波与不确定关系 222

6.4.1　德布罗意波 223

6.4.2　德布罗意波的统计解释 223

6.4.3　不确定关系 225

6.5　量子力学基础 225

6.5.1　微观粒子状态的描述 225

6.5.2　波函数的物理意义 226

6.5.3　薛定谔方程 227

6.6　哥本哈根学派与EPR学派的争论 229

6.7　近代物理学与第三次技术革命 234

6.7.1 近代物理学的建立和发展 234

6.7.2　第三次技术革命 236

6.7.3　近代物理学的实际应用 239

6.8　激光与红外 243

6.8.1　激光器的发明 243

6.8.2　激光的原理 245

6.8.3　激光的特性 248

6.8.4　激光的应用 249

6.8.5　红外技术 251

6.9　固体能带与半导体 254

6.9.1　固体的能带 254

6.9.2　绝缘体、导体和半导体 255

6.9.3　半导体的导电机理 256

6.9.4　P-N结 257

思考题与习题 258

附录A　历届诺贝尔物理学奖汇总 260

附录B　世界十大经典物理实验 268

附录C　著名物理学家英语生平 271

附录D 部分习题参考答案 278

参考文献 282