大学物理教程 波与粒子PDF电子书下载

第3篇　振动与波动 3

第7章　振动 3

7.1　简谐振动　相位 3

7.1.1　简谐振动 3

7.1.2　几种典型的简谐振动 3

7.1.3　旋转矢量表示法　相位 6

7.1.4　简谐振动的能量 7

7.2　简谐振动的合成 11

7.2.1 同方向简谐振动的合成 11

7.2.2　相互垂直的简谐振动的合成 14

7.3　阻尼振动　受迫振动　共振 17

7.3.1　阻尼振动 17

7.3.2　受迫振动与共振 20

7.3.3　受驱振荡电磁共振 21

本章提要 23

习题 24

第8章 波动 29

8.1　简谐波 29

8.1.1　波的基本概念 29

8.1.2　波函数 30

8.1.3　波动方程 32

8.2　机械波 34

8.2.1　机械波产生的条件及传播机制 34

8.2.2　物体的弹性形变 34

8.2.3　机械波在弹性介质中的波速 36

8.3.1　波的能量 38

8.3　机械波的能量和强度 38

8.3.3　波的强度 39

8.3.2　能量密度 39

8.3.4　波的吸收 41

8.3.5　声波 42

8.4　电磁波 44

8.4.1　电磁波的波动方程 44

8.4.2　电磁波的性质 46

8.4.3 电磁波的能量 47

8.4.4 电磁波的动量 48

8.4.5　电磁波的辐射与接收 49

8.4.6 电磁波谱 52

8.5.1　惠更斯原理 53

8.5　惠更斯原理及其应用 53

8.5.2　波的反射定律和折射定律 54

8.5.3　波的衍射 55

8.6　波的干涉　驻波 55

8.6.1　波的叠加原理 55

8.6.2　波的干涉 56

8.6.3　驻波 57

8.6.4　半波损失 60

8.7　多普勒效应 61

8.7.1　机械波的多普勒效应 61

8.7.2　光的多普勒效应 63

8.7.3　光的多普勒效应与“宇宙大爆炸”形成说 64

8.8.1　非线性波 65

8.8　非线性波　孤子 65

8.8.2　孤子 66

本章提要 67

习题 69

第9章　光的波动性 74

9.1　光的相干性 74

9.1.1　光的相干条件 74

9.1.2　获得相干光的方法 75

9.1.3　光程、光程差和半波损失 75

9.1.4　两列相干光叠加后的光强分布 77

9.2　光的分波面干涉 78

9.2.1　杨氏双缝干涉 78

9.2.3　劳埃德实验 80

9.2.2　菲涅耳双镜实验 80

9.3　光的分振幅干涉 81

9.3.1　薄膜干涉 81

9.3.2　等厚干涉 82

9.3.3　等倾干涉 85

9.4　光的夫琅禾费衍射 89

9.4.1　惠更斯-菲涅耳原理 89

9.4.2　光的衍射现象及其分类 89

9.4.3　单缝夫琅禾费衍射 90

9.4.4　圆孔衍射 92

9.4.5　光学仪器的分辨率 93

9.5　光栅衍射 94

9.5.1　光栅结构 94

9.5.3　光栅公式 95

9.5.2　双缝衍射 95

9.5.4　光栅光谱 98

9.6　X射线的衍射 100

9.7　光的偏振 101

9.7.1 自然光和偏振光 102

9.7.2　马吕斯定律 103

9.7.3　布儒斯特定律 104

9.7.4　光的双折射 105

9.7.5　偏振光的干涉 107

9.8　偏振光的应用 108

9.8.1　光弹性效应 108

9.8.2　克尔效应 109

本章提要 110

9.8.3　旋光现象 110

习题 112

第4篇　物质的波粒二象性 117

第10章　光的波粒二象性 117

10.1　黑体辐射定律与普朗克能量子假设 117

10.1.1　热辐射的几个基本概念 117

10.1.2　基尔霍夫定律 118

10.1.3　黑体辐射的实验定律 119

10.1.4　普朗克的能量子假设 121

10.2　光子理论与光的波粒二象性 124

10.2.1　光电效应的实验规律 124

10.2.2　光的波动说遇到的困难 125

10.2.3　爱因斯坦的光子理论 125

10.2.4　多光子光电效应和光电导效应 127

10.2.5　光的波粒二象性本质 128

10.3　康普顿效应 129

10.3.1　康普顿效应的特点 129

10.3.2　康普顿效应的理论解释 130

本章提要 133

习题 133

第11章　量子力学基础 136

11.1 物质波 136

11.1.1　德布罗意的物质波假设 136

11.1.2　德布罗意波的实验证实 137

11.1.3　德布罗意的驻波思想 140

11.1.4　微观粒子波动性的统计解释 140

11.2.1　物质波的波函数 141

11.2　薛定谔方程 141

11.2.2　力学量的算符表示 143

11.2.3　薛定谔方程 144

11.3　定态薛定谔方程和驻波思想的应用 146

11.3.1　一维无限深势阱 146

11.3.2　一维势垒　隧道效应 149

11.3.3　一维线性谐振子 152

11.3.4　氢原子 153

11.3.5 电子的自旋 155

11.4　海森伯不确定关系 156

11.4.1　坐标和动量的不确定关系 156

11.4.2　能量和时间的不确定关系 157

11.4.3　其他形式的不确定关系 157

11.4.5　牛顿力学的适用度 158

11.4.4　不确定关系与时空对称性 158

11.5　原子和原子核结构 159

11.5.1　原子的壳层结构 159

11.5.2　原子核的基本性质和结构 160

11.5.3　核磁共振 165

本章提要 166

习题 167

第5篇 大量粒子运动的宏观规律 170

第12章　统计物理学基础 170

12.1　理想气体压强和温度的统计意义 170

12.1.1　系统的状态及其描述 170

12.1.2　理想气体分子模型和统计假设 171

12.1.3　理想气体压强的统计解释 172

12.1.4　温度的统计意义 174

12.2　能量均分定理　理想气体的热力学能 175

12.2.1 自由度 175

12.2.2　能量均分定理 175

12.2.3　理想气体的热力学能 176

12.3　粒子的经典统计分布 177

12.3.1　测定气体分子速率分布的实验 177

12.3.2　速率分布函数 177

12.3.3　麦克斯韦速率分布定律 178

12.3.4　三种特征速率 179

12.3.5　玻耳兹曼分布定律 181

12.3.6　大气密度和压强随高度变化的规律 182

12.4.1　气体分子的碰撞 183

12.4　气体分子的碰撞及其迁移现象 183

12.4.2　气体内的迁移现象 186

12.5　粒子的统计分布 188

12.5.1　经典粒子与量子粒子 188

12.5.2　费米-狄拉克统计 188

12.5.3　玻色-爱因斯坦统计 189

12.5.4　经典统计与量子统计的关系 189

12.6　激光 189

12.6.1　激光产生的基本原理 189

12.6.2　激光的特性 192

12.7　玻色-爱因斯坦凝聚和原子激射器 193

12.7.1　玻色-爱因斯坦凝聚 193

12.6.3　激光器 193

12.7.2　原子激射器 195

本章提要 196

习题 197

第13章　热力学基础 201

13.1　热力学第零定律　温度和温标 201

13.1.1　热力学第零定律 201

13.1.2　温标 201

13.2　热力学第一定律 202

13.2.1　准静态过程 202

13.2.2　热功转换和系统的热力学能 204

13.2.3　热力学第一定律 205

13.3.1　气体的摩尔热容 206

13.3.2　等体过程 206

13.3　热力学第一定律在理想气体准静态过程中的应用 206

13.3.3　等压过程 207

13.3.4　等温过程 209

13.3.5　绝热过程 210

13.4　节流过程和焓 212

13.4.1　节流过程 212

13.4.2　焓 212

13.5　循环过程　卡诺循环 213

13.5.1　循环过程 213

13.5.2　卡诺循环 214

13.6　热力学第二定律 217

13.6.1　热力学过程的不可逆性 217

13.6.2　热力学第二定律的表述 217

13.6.3　卡诺定理 219

13.7　熵热力学第三定律 220

13.7.1　熵的概念 220

13.7.2　熵增加原理 222

13.7.3　熵的统计解释 223

13.7.4　热力学第三定律 225

13.8　熵概念的拓展与应用 226

13.8.1　熵概念的拓展 226

13.8.2　熵概念的应用 230

本章提要 233

习题 235

习题参考答案 239

附录　常用物理常数表 245

参考文献 246