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目录 1

第十二章 电磁感应和麦克斯韦电磁理论 1

12-1 电磁感应及其基本规律 1

一、电磁感应现象 1

二、电磁感应定律 3

三、感应电动势 4

12-2 互感和自感 7

一、互感现象 7

二、自感现象 9

12-3　涡流和趋肤效应 10

一、涡流 10

二、趋肤效应 12

12-4　磁场的能量 13

12-5　超导体的电磁特性 15

一、超导体的主要电磁特性 15

二、对超导体主要电磁特性的解释 17

12-6　麦克斯韦电磁理论 20

一、位移电流 20

二、麦克斯韦方程组 23

12-7 电磁波的产生和传播 24

一、从电磁振荡到电磁波 24

二、偶极振子发射的电磁波 25

三、赫兹实验 26

四、电磁波的波谱 27

12-8 电磁波理论 28

12-9 电磁场的能量和动量 32

一、电磁场的能量密度和能流密度 32

二、电磁场的动量和光压 34

习题 38

第十三章 电路和磁路 41

13-1 基尔霍夫定律 41

一、基尔霍夫第一定律 41

二、基尔霍夫第二定律 42

三、注意几个问题 43

13-2 交流电和交流电路的基本概念 44

一、交流电的类型 44

二、描述简谐交流电的特征量 45

三、单元件的阻抗和相位差 46

13-3 交流电路的矢量图解法 49

一、串联电路 49

二、并联电路 50

13-4　交流电路的复数解法 52

一、交流电简谐量与复数的对应关系 52

二、元件和电路的复阻抗 53

三、交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 54

一、瞬时功率和有功功率 56

13-5 交流电的功率 56

二、视在功率和无功功率 57

三、提高功率因数的意义和方法 58

13-6 串联共振电路 60

一、串联共振现象 60

二、串联共振电路的品质因数（Q值） 61

三、串联共振电路的频率选择性 62

13-7　磁路和磁路定律 63

一、在磁介质分界面上磁感应线的折射 63

二、磁路的概念 63

三、磁路定律 64

习题 66

第十四章　光学 69

14-1 几何光学中的基本定律和原理 69

一、光的直线传播定律 69

二、光的反射定律和折射定律 70

三、全反射 71

四、光的可逆性原理 71

二、球面折射公式 72

一、介绍几个概念 72

14-2　光在球面上的折射 72

三、高斯公式 74

四、球面折射成像的作图法 75

五、球面折射的横向放大率 76

14-3　光在球面上的反射 77

14-4　薄透镜 79

一、薄透镜 79

二、薄透镜成像 80

三、放大镜 81

一、光波 82

14-5　光波及其相干条件 82

二、光程 84

三、相干条件 84

四、获得相干光波的方法 86

14-6　分波前干涉 86

一、杨氏实验 86

二、对干涉条纹可见度的分析 88

一、薄膜干涉 92

14-7　分振幅干涉 92

二、迈克耳孙干涉仪 96

14-8 惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象分类 98

一、惠更斯-菲涅耳原理 98

二、衍射现象的分类 100

14-9　单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 100

一、单缝的夫琅禾费衍射 100

二、圆孔的夫琅禾费衍射 103

14-10　衍射光栅 105

一、光学系统分辨本领的分析 109

14-11　衍射规律的应用 109

二、X射线在晶体中的衍射 110

14-12　信息光学 111

一、光学信息处理 112

二、全息照相 114

14-13　光的偏振态 116

一、自然光和线偏振光 116

二、部分偏振光 117

三、椭圆偏振光和圆偏振光 118

一、偏振光的获得 119

14-14　偏振光的获得和检测 119

二、偏振光的检测 122

14-15 旋光现象和电磁场的光效应 124

一、旋光现象 124

二、磁致旋光效应 125

三、电光效应 126

14-16　光的吸收、色散和散射 127

一、光的吸收 127

二、光的色散 129

三、光的散射 131

习题 133

15-1　黑体辐射 137

一、热辐射 137

第十五章　波与粒子 137

二、黑体辐射的基本规律 139

三、普朗克辐射公式和能量子的概念 140

15-2　光电效应 142

一、光电效应的实验规律 142

二、经典理论遇到的困难 144

三、爱因斯坦的光子论及其对光电效应的解释 144

一、康普顿效应及其观测 146

15-3　康普顿效应 146

二、光子论对康普顿效应的解释 147

三、光的波粒二象性 149

15-4　氢原子光谱和玻尔的量子论 150

一、原子的核型结构模型及其与经典理论的矛盾 150

二、氢原子光谱的规律性 151

三、玻尔的量子论 153

15-5　微观粒子的波动性 155

一、德布罗意波及其实验观测 155

二、不确定关系 157

习题 160

第十六章　量子力学基础 162

16-1 波函数及其统计诠释 162

一、经典物理学中的波函数 162

二、在量子力学中波函数的统计意义 163

三、波函数的空间对称性——宇称的概念 164

16-2　薛定谔方程 165

一、含时薛定谔方程 165

三、力学量的算符表示 167

二、定态薛定谔方程 167

四、本征函数、本征值和平均值 168

五、概率守恒和概率流密度矢量 169

16-3 一维势阱和势垒问题 170

一、一维无限深方势阱 170

二、势垒穿透和隧道效应 173

16-4　一维谐振子问题 175

一、一维谐振子的定态薛定谔方程 175

二、一维谐振子的本征函数和能量本征值 176

一、有心力场中的薛定谔方程 178

16-5 氢原子 178

二、角动量的本征函数和相应的量子数 179

三、径向波函数和氢原子的能级 181

四、能量的本征函数和能级的简并度 182

五、类氢离子 183

16-6 氢原子中电子的概率分布 183

一、电子概率的径向分布 183

二、电子概率的角度分布 184

习题 186

一、原子的轨道磁矩 188

第十七章 电子的自旋和原子的壳层结构 188

17-1 原子的轨道磁矩和正常塞曼效应 188

二、外磁场对轨道磁矩的作用和正常塞曼效应 190

17-2 电子的自旋 192

一、施特恩-格拉赫实验 192

二、电子自旋和自旋磁矩 194

三、碱金属原子光谱的精细结构 195

四、自旋-轨道相互作用 196

五、单电子体系的原子磁矩 198

六、反常塞曼效应 199

17-3　LS耦合和jj耦合 201

一、原子的电子组态 201

二、LS耦合 202

三、jj耦合 203

四、选择定则 205

一、元素性质的周期性 206

二、原子中电子的壳层结构 206

17-4　原子的壳层结构 206

三、原子的基态 209

17-5　X射线 209

一、X射线的发射和发射谱 210

二、俄歇电子和同步辐射 212

17-6　激光 213

一、激光原理 213

二、激光的应用 216

习题 217

一、热力学中的基本概念 219

18-1 热力学第一定律 219

第十八章　热力学与统计物理学概述 219

二、热力学第一定律 222

三、热容和焓 223

18-2　理想气体的热力学过程 225

一、等体过程 225

二、等压过程 225

三、等温过程 226

四、绝热过程 227

五、多方过程 229

18-3 卡诺循环 231

一、循环 231

二、卡诺循环 232

18-4 热力学第二定律 235

一、可逆过程和不可逆过程 235

二、热力学第二定律的两种表述 236

三、热力学第二定律的实质 237

18-5　卡诺定理 238

一、熵的概念 240

18-6　熵增加原理 240

二、熵增加原理和热力学基本关系式 242

18-7 自由能和自由焓 245

一、自由能和最大功原理 245

二、自由焓和化学势 245

18-8　热力学第三定律 247

一、获得超低温的有效方法 247

二、热力学第三定律 248

一、粒子运动状态的描述 250

18-9　统计物理学的基本概念 250

二、系统微观运动状态的描述 252

三、三种系统及其微观态数 253

四、等概率假设 255

18-10　玻尔兹曼统计 255

一、玻尔兹曼系统的最概然分布——玻尔兹曼分布 255

二、麦克斯韦速度分布律 256

三、在重力场中粒子按高度的分布 258

四、固体的热容和爱因斯坦理论 259

一、玻色系统和费米系统的最概然分布 261

二、光子气体 261

18-11 玻色统计和费米统计 261

三、玻色-爱因斯坦凝聚 263

四、金属中的自由电子气体 266

五、晶格振动——声子以及元激发的概念 267

习题 270

第十九章　原子核和粒子 273

19-1　原子核的一般性质 273

一、原子核的组成 273

二、原子核的质量数和电荷数 274

三、原子核的大小和形状 275

19-2　原子核的量子性质 276

一、原子核的自旋和磁矩 276

二、核磁共振 277

三、原子核的电四极矩 278

四、原子核的宇称和统计性 280

19-3　核力 280

一、核力的性质 280

二、核力的介子场理论 281

三、核力的夸克模型 282

19-4　原子核的结构模型概述 283

一、壳层模型 283

二、集体模型 285

19-5　原子核的稳定性和结合能 287

一、核素图和β稳定线 287

二、原子核的结合能 288

三、结合能的释放和利用 290

一、放射性衰变 293

19-6　原子核衰变的基本规律 293

二、放射性衰变的规律 294

三、放射系 296

19-7　三类放射性衰变 298

一、α衰变和衰变能的概念 298

二、β衰变和中微子假说 300

三、γ衰变和穆斯堡尔效应 303

四、放射性同位素的应用 306

19-8 对粒子的探索和研究 308

一、关于“基本”粒子 313

二、粒子内在属性的描述 313

19-9 粒子及其相互作用 313

三、物质存在的基本形式 316

四、粒子的相互作用 317

五、粒子的分类 317

六、强子结构的夸克模型 318

19-10　粒子物理的标准模型 319

一、三代费米子 319

二、基本相互作用 320

三、规范玻色子 321

习题 322

第二十章 天体和宇宙 325

20-1 宇宙中的天体 325

一、恒星 326

二、太阳系 326

三、星际物质 327

四、星系和星系团 328

20-2 太阳和它的九大行星 329

一、太阳的结构和活动 329

二、太阳的九大行星 332

一、恒星的一般物理特性 337

20-3　恒星及其演化 337

二、恒星的演化过程略述 340

20-4 致密天体 342

一、白矮星 342

二、中子星 343

三、黑洞 344

20-5 标准宇宙学模型 346

一、大爆炸宇宙学的观测、实验基础 346

二、大爆炸宇宙学的理论基础 347

三、宇宙学的标准模型——大爆炸宇宙学 349

四、宇宙膨胀的规律 350

五、大爆炸宇宙学理论模型的疑难 352

习题 353

习题答案 355

附录 363

（一）物理学常用常量 363

（二）矢量分析中的常用关系式 364

（三）国际单位制的有关规定 366

主要参考资料 368