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第9章　气体动理论 1

9.1　理想气体的状态方程 2

9.1.1　平衡态 2

9.1.2　气体的状态参量 3

9.1.3　理想气体状态方程 3

9.2　气体动理论的基本概念 4

9.2.1　分子热运动 4

9.2.2　分子热运动的统计规律性 6

9.2.3　理想气体的微观模型及统计假设 7

9.3　理想气体的压强和温度及其统计意义 8

9.3.1　压强公式及其统计意义 8

9.3.2　温度公式及其统计意义 9

9.4　能量均分定理　理想气体的内能 10

9.4.1 自由度 10

9.4.2　能量均分定理 12

9.4.3　理想气体的内能 13

9.5　麦克斯韦速率分布率 14

9.5.1　麦克斯韦速率分布函数 14

9.5.2　三种统计速率 16

9.5.3　气体分子速率分布的测定 18

9.6　玻耳兹曼能量分布率 19

9.6.1　玻耳兹曼能量分布率 19

9.6.2　重力场中的等温气压公式 20

9.7　气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 21

思考题 23

习题 24

第10章　热力学基础 26

10.1　准静态过程 26

10.1.1　准静态过程概述 26

10.1.2　内能、功和热量 27

10.2　热力学第一定律 29

10.3 理想气体的等值过程　摩尔热容 29

10.3.1　等体过程　定体摩尔热容 30

10.3.2　等压过程　定压摩尔热容 31

10.3.3　等温过程 33

10.4　理想气体的绝热过程 34

10.5　循环过程　卡诺循环 37

10.5.1　循环过程 37

10.5.2　热机和制冷机 38

10.5.3　卡诺循环 40

10.6　热力学第二定律　卡诺定理 42

10.6.1　热力学过程的方向性 42

10.6.2　热力学第二定律 43

10.6.3　卡诺定理 45

10.7　熵　熵增加原理 45

10.7.1　热力学第二定律的统计意义 45

10.7.2　玻耳兹曼熵 47

10.7.3　克劳修斯熵　熵增加原理 48

思考题 52

习题 54

第11章　振动 58

11.1　简谐运动 58

11.1.1　简谐运动的基本特征 58

11.1.2　描述简谐运动的物理量 59

11.1.3　简谐运动的旋转矢量表示法 65

11.1.4　简谐运动的能量 68

11.2　简谐运动的合成 69

11.2.1　两个同方向同频率简谐运动的合成 69

11.2.2　两个同方向不同频率简谐运动的合成　拍 71

11.2.3　相互垂直的简谐运动的合成 73

11.3　阻尼振动　受迫振动　共振 74

11.3.1　阻尼振动 74

11.3.2　受迫振动 76

11.3.3　共振 77

11.4　电磁振荡 78

11.4.1　无阻尼自由电磁振荡 78

11.4.2　无阻尼自由电磁振荡的能量 80

思考题 81

习题 82

第12章 波动 85

12.1　机械波的产生与传播 85

12.1.1　机械波的形成 85

12.1.2　波动的描述 86

12.2　平面简谐波 88

12.2.1　平面简谐波的波动表达式 88

12.2.2　波动表达式的物理含义 89

12.2.3　波动中各质点振动的速度和加速度 90

12.2.4　波动方程 91

12.3　波的能量　波的强度 ＊声强 94

12.3.1　波动能量的传播 94

12.3.2　波的强度 96

12.3.3　声强　声强级 96

12.4　波的衍射和干涉 97

12.4.1　惠更斯原理　波的衍射 97

12.4.2　波的叠加原理　波的干涉 100

12.5　驻波 104

12.5.1　驻波的形成 104

12.5.2　驻波方程 105

12.5.3　半波损失 107

12.6　多普勒效应 109

12.7　电磁波 112

12.7.1 电磁波的产生与传播 113

12.7.2　平面电磁波 115

12.7.3　电磁波的能量 116

12.7.4　电磁波谱 117

思考题 119

习题 121

第13章　波动光学 124

13.1　杨氏双缝干涉　光程 124

13.1.1　光的相干性 124

13.1.2　杨氏双缝干涉 125

13.1.3　光程与光程差 128

13.2　薄膜干涉 130

13.2.1　等倾干涉 130

13.2.2　等厚干涉 134

13.2.3　迈克尔孙干涉仪 139

13.3　光的衍射 140

13.3.1　光的衍射现象 140

13.3.2　惠更斯-菲涅耳原理 141

13.3.3　夫琅禾费单缝衍射 142

13.3.4　夫琅禾费圆孔衍射　光学仪器的分辨本领 146

13.4　光栅衍射 149

13.4.1　光栅衍射概述 149

13.4.2　光栅衍射规律 150

13.4.3　光栅光谱 151

13.4.4　X射线的衍射 153

13.5　光的偏振 155

13.5.1　自然光　偏振光 155

13.5.2　偏振片　马吕斯定律 156

13.5.3　反射和折射时光的偏振 159

13.6　光的双折射 160

13.6.1　双折射现象　寻常光和非常光 160

13.6.2　晶体的光轴和光线的主平面 161

13.6.3　用惠更斯原理解释双折射现象 162

13.6.4　1/4波片和半波片 163

思考题 164

习题 166

第14章　量子物理 169

14.1 黑体辐射　普朗克能量子假设 169

14.1.1　黑体辐射 169

14.1.2　黑体辐射定律 171

14.1.3　普朗克假设　普朗克黑体辐射公式 173

14.2　光电效应　爱因斯坦光量子理论 175

14.2.1　光电效应 175

14.2.2　爱因斯坦光量子理论 177

14.2.3　光的波粒二象性 179

14.3　康普顿效应 180

14.3.1　康普顿效应的实验规律 180

14.3.2　康普顿效应的量子解释 181

14.4　氢原子光谱　玻尔理论 183

14.4.1　氢原子光谱 183

14.4.2　玻尔的氢原子理论 185

14.5　粒子的波动性 189

14.5.1　德布罗意波 189

14.5.2　德布罗意波的实验证明 190

14.5.3　德布罗意波的统计解释 191

14.6　不确定关系 192

14.7　量子力学简介 194

14.7.1　波函数　概率密度 195

14.7.2　薛定谔方程 196

14.7.3　定态薛定谔方程的应用 198

14.8　氢原子的量子理论简介 202

14.8.1　氢原子定态 202

14.8.2　氢原子的电子云 204

14.9　多电子原子中的电子分布 205

14.9.1　泡利不相容原理 206

14.9.2　能量最小原理 206

14.10　激光 207

14.10.1 自发辐射和受激辐射 207

14.10.2　粒子数分布反转 208

14.10.3　激光的特性和应用 209

14.11　半导体 210

14.11.1　固体的能带结构 210

14.11.2　本征半导体和杂质半导体 212

14.11.3　pn结和其他半导体器件 213

14.12　超导电性 215

14.12.1　超导体的转变温度 215

14.12.2　超导体的主要特性 215

14.12.3　超导电性的BCS理论 217

14.12.4　超导的应用前景 217

14.13　纳米材料 218

14.13.1　纳米材料简介 218

14.13.2　纳米效应 219

14.13.3　准一维纳米材料 220

思考题 224

习题 226

习题参考答案 229

参考文献 235