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目录 1

第四篇 电磁学 1

第十三章 电荷与真空中的静电场 2

第一节 电荷 库仑定律 2

一、电荷的量子化 2

二、电荷守恒定律 2

三、真空中的库仑定律 3

第二节 电场和电场强度 4

一、电场 4

二、电场强度 5

三、点电荷与点电荷系的电场强度 6

四、电场强度的计算 8

第三节 电通量 静电场的高斯定理 13

一、电场线 13

二、电通量 14

三、静电场的高斯定理 16

四、高斯定理的应用 17

第四节 电场力的功 静电场的环路定理 19

一、静电场力作功的特点 19

二、静电场的环路定理 20

第五节 电势 21

一、电势能 21

二、电势和电势差 22

三、点电荷的电势 电势的叠加原理 23

四、电势的计算 24

第六节 电场强度和电势的关系 27

一、等势面 27

二、电场强度与电势梯度 28

阅读材料（十三） 静电的应用 30

一、静电复印 30

二、喷墨打印 31

三、静电除尘 31

习题十三 32

四、静电分离 32

第一节 静电场中的导体 35

一、导体的静电平衡 35

第十四章 有导体和电介质时的静电场 35

二、静电平衡时导体上的电荷分布 36

三、静电屏蔽 38

第二节 电容及电容器 40

一、孤立导体的电容 40

二、电容器的电容 40

三、几种常见的电容器 41

四、电容器的串联和并联 43

＊第三节 静电场中的电介质 45

一、电介质的极化 45

二、电介质对电容器电容的影响 46

三、有电介质时的静电场 47

四、有电介质时的高斯定理 48

一、电容器储存的能量 51

第四节 静电场的能量 51

二、静电场的能量 52

阅读材料（十四） 压电效应 铁电体 54

一、压电效应 54

二、铁电体 54

习题十四 55

第十五章 恒定电流与真空中的恒定磁场 58

第一节 恒定电流和恒定电场 电动势 58

一、电流形成的条件 58

二、恒定电流和恒定电场 59

三、电流与电流密度 60

＊四、欧姆定律的微分形式、焦耳-楞次定律的微分形式 61

五、电源及电源电动势 64

第二节 恒定磁场和磁感应强度 66

一、磁性起源于电荷的运动 67

二、磁场 磁感应强度B 68

第三节 毕奥-萨伐尔定律 70

一、毕奥-萨伐尔定律 70

二、毕奥-萨伐尔定律应用举例 71

三、匀速运动电荷的磁场 79

第四节 磁场中的高斯定理 80

一、磁感应线 80

二、磁通量 80

三、恒定磁场中的高斯定理 81

第五节 真空中恒定磁场的安培环路定理 82

一、恒定磁场的安培环路定理 82

二、安培环路定理的应用 85

第六节 磁场对运动电荷和载流导线的作用 90

一、洛伦兹力 90

二、带电粒子在磁场中的运动 90

三、应用电场和磁场控制带电粒子的实例 92

四、安培力 96

第七节 磁力的功 102

一、磁力对运动载流导线的功 102

二、磁力矩对转动载流线圈的功 102

阅读材料（十五） 电学中的“牛顿”——安培 104

习题十五 106

第十六章 磁介质中的恒定磁场 111

＊第一节 磁介质及其磁化 111

一、磁介质及其分类 111

二、分子磁矩 分子附加磁矩 113

三、顺磁质和抗磁质的磁化 114

四、磁化强度矢量与磁化电流 115

第二节 介质中的高斯定理和安培环路定理 117

一、有介质时的高斯定理 117

二、有介质时的安培环路定理 117

一、铁磁质的特点 121

二、铁磁质的起始磁化曲线 磁滞回线 121

第三节 铁磁质 121

三、磁畴 123

＊四、简单磁路 123

阅读材料（十六） 超导电性 126

一、超导现象的发现 126

二、超导态物质的特性 126

三、第Ⅱ类超导体 128

四、高温超导体 130

五、超导的理论机制 130

六、超导的应用 131

习题十六 131

第十七章 电磁场与麦克斯韦方程组 133

第一节 电磁感应定律 133

一、电磁感应现象 133

二、法拉第电磁感应定律 134

三、楞次定律 135

四、全磁通 感应电流 感应电量 137

第二节 动生电动势 139

一、产生动生电动势的原因——洛伦兹力 139

二、动生电动势的计算 140

第三节 感生电动势 143

一、产生感生电动势的原因——感生电场 143

二、感生电场及感生电动势的计算 144

第四节 自感与互感 146

一、自感现象 自感系数 146

二、自感系数及自感电动势的计算 147

三、互感现象及互感系数 148

四、互感系数及互感电动势的计算 149

＊五、LR电路的暂态过程 151

六、LC谐振电路 153

第五节 磁场的能量 154

一、自感线圈的磁能 154

二、磁场的能量 155

第六节 位移电流与电磁场 158

一、位移电流的引入 159

二、全电流定律 160

三、电磁场 161

第七节 麦克斯韦方程组与电磁波 162

一、麦克斯韦方程组 162

二、电磁波 163

三、平面电磁波的性质 165

四、平面电磁波的能量密度和能流密度 165

＊五、电偶极振子发射的电磁波 167

六、电磁波谱 168

阅读材料（十七） 磁悬浮列车 169

习题十七 172

第五篇 光学 176

第一节 几何光学的基本定律 178

一、光线及其基本实验定律 178

第十八章 几何光学 178

二、理想光学系统及成像基本概念 180

三、光程和费马原理 181

四、单球面折射成像 横向放大率和角放大率 183

五、平面反射和折射成像 189

第二节 薄透镜 189

一、薄透镜及其成像规律 189

二、薄透镜成像的作图法 横向放大率 192

阅读材料（十八） 望远镜和显微镜 194

一、望远镜 194

二、显微镜 196

习题十八 197

第十九章 波动光学 199

第一节 光的相干性 199

一、光的电磁理论 199

二、光的相干性 200

三、普通光源发光微观机制的特点 202

第二节 双缝干涉 203

一、杨氏双缝实验 203

二、洛埃德镜 206

第三节 薄膜干涉 208

一、薄膜干涉 208

二、等厚干涉——劈尖干涉和牛顿环 211

三、增反膜和增透膜 215

＊四、等倾干涉 217

五、迈克耳孙干涉仪 218

第四节 单缝衍射 220

一、惠更斯-菲湼耳原理 220

二、单缝夫琅禾费衍射 222

三、圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 227

第五节 光栅衍射 230

一、衍射光栅 230

二、光栅方程 231

三、光栅光谱和色分辨本领 233

第六节 X射线的衍射 236

第七节 光的偏振现象 237

一、光的偏振态 237

二、偏振片 马吕斯定律 240

第八节 反射和折射时的偏振现象 242

第九节 双折射现象 244

一、晶体双折射现象的基本规律 244

二、惠更斯对双折射现象的解释 246

三、偏振棱镜 249

阅读材料（十九） 数码照相机 251

一、照相机的基本要素 251

二、数码相机的“数码”特征 252

三、数码相机的前景 255

习题十九 256

第六篇 量子物理基础 260

第一节 黑体辐射和普朗克量子假设 261

第二十章 早期量子论 261

一、黑体辐射及其基本规律 262

二、普朗克量子假设 264

第二节 光的量子性 266

一、光电效应 266

二、爱因斯坦光子假说 269

第三节 康普顿散射 272

第四节 玻尔氢原子理论 275

一、经典氢原子模型 275

二、氢原子光谱 276

三、玻尔氢原子理论 277

阅读材料（二十） 量子理论的发展 281

习题二十 282

第一节 微观粒子的波粒二象性和不确定关系 284

一、微观粒子的波粒二象性 284

第二十一章 量子力学简介 284

二、不确定关系 288

第二节 波函数及其统计解释 291

一、概率波 292

二、态叠加原理 295

第三节 薛定谔方程 296

第四节 一维定态问题 301

一、一维无限深方势阱 302

二、隧道效应 305

＊三、一维谐振子 308

第五节 原子中的电子 原子的壳层结构 310

一、氢原子中电子的波函数及其概率分布 310

二、电子的自旋 施特恩-格拉赫实验 313

三、泡利原理 多电子原子的壳层结构 315

阅读材料（二十一） 激光 318

习题二十一 319

第一节 原子核的基本性质 321

一、原子核的组成 321

＊第二十二章 核物理与粒子物理简介 321

二、核的自旋和磁矩 323

三、核力 324

四、结合能 325

第二节 放射性衰变和核反应 327

一、放射线衰变 328

二、核反应 332

三、核裂变和核聚变 336

第三节 粒子的分类以及粒子间的相互作用 339

一、粒子的分类 339

二、四种基本相互作用 340

第四节 守恒定律 343

一、重子数和轻子数 343

二、同位旋I和同位旋z分量Iz 344

三、奇异数 344

四、超荷 344

五、宇称 345

阅读材料（二十二） 核磁共振 347

习题二十二 348

参考答案 349

习题十三 349

习题十四 350

习题十五 351

习题十六 353

习题十七 353

习题十九 355

习题十八 355

习题二十 356

习题二十一 357

习题二十二 358

附录 359

附录一 名词索引 359

附录二 书中物理量的符号及单位 366

参考文献 369