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第九章 气体动理论 1

9.1热力学系统的状态及其描述 1

9.1.1热力学系统的宏观描述与微观描述 1

9.1.2状态参量 平衡态 2

9.1.3热平衡 热力学第零定律 3

9.1.4热力学温标 3

9.2理想气体物态方程 5

9.3统计规律性 概率 7

9.3.1统计规律性 7

9.3.2概率 概率分布函数的归一化条件 8

9.4理想气体的压强公式和温度的微观意义 9

9.4.1理想气体的微观模型 9

9.4.2理想气体压强公式 10

9.4.3理想气体的温度意义 11

9.5能量均分定理 13

9.5.1自由度 13

9.5.2能量均分定理 14

9.5.3理想气体内能 15

9.6麦克斯韦速率分布律 16

9.6.1速率分布函数 16

9.6.2麦克斯韦速率分布 17

9.6.3三种速率 18

9.7玻耳兹曼分布 20

9.8真实气体 21

9.8.1真实气体的等温线 21

9.8.2范德瓦耳斯方程 23

9.9分子的平均碰撞频率和平均自由程 25

9.10气体内的迁移现象 26

9.10.1黏性现象 27

9.10.2扩散现象 28

9.10.3热传导现象 29

习题 30

讨论题 32

第十章 热力学基础 33

10.1准静态过程 33

10.2功 热量 内能 34

10.2.1功 34

10.2.2热量 35

10.2.3内能 36

10.3热力学第一定律 36

10.4热容 理想气体的典型过程 37

10.4.1热容焓 37

10.4.2理想气体的摩尔热容 迈耶公式 38

10.4.3理想气体的典型过程 39

10.5循环过程 卡诺循环 50

10.5.1循环过程 50

10.5.2卡诺循环 53

10.6热力学第二定律的表述 卡诺定理 57

10.6.1可逆过程与不可逆过程 57

10.6.2热力学第二定律的两种表述 58

10.6.3卡诺定理 60

10.6.4热力学第二定律的微观意义 61

10.7熵 熵增加原理 62

10.7.1热力学概率 62

10.7.2玻耳兹曼熵公式和熵增加原理 65

10.7.3克劳修斯熵和熵变的计算 66

10.7.4熵概念的拓展 69

习题 72

讨论题 74

第十一章 振动 76

11.1简谐振动 76

11.1.1简谐振动的描述 76

11.1.2简谐振动的合成 86

11.2阻尼振动 92

11.3受迫振动和共振 93

11.3.1受迫振动的动力学方程 94

11.3.2共振 94

习题 95

讨论题 98

第十二章 波动 99

12.1简谐波 99

12.1.1机械波的形成 横波与纵波 99

12.1.2平面简谐波函数 100

12.1.3波函数的物理意义 103

12.1.4波动方程 104

12.1.5波动的能量 107

12.2惠更斯原理 109

12.2.1惠更斯原理 109

12.2.2波的衍射 111

12.3波的叠加 波的干涉 驻波 111

12.3.1波的叠加原理 111

12.3.2波的干涉 112

12.3.3驻波 113

12.4声波 116

12.5平面电磁波 118

12.5.1真空中的平面电磁波的一般表达式 118

12.5.2电磁波的能量 能流密度 119

12.6多普勒效应 119

习题 122

讨论题 124

第十三章 光的干涉 125

13.1光波 125

13.2相干光波的产生 126

13.3光程 光程差 127

13.3.1光程 127

13.3.2光程差与相位差的关系 128

13.3.3理想透镜物像的等光程性 129

13.4分波前干涉——杨氏干涉实验 130

13.4.1杨氏干涉实验装置 130

13.4.2杨氏实验干涉条纹的分布 131

13.4.3干涉条纹的可见度 134

13.4.4光场的空间相干性 135

13.4.5光场的时间相干性 138

13.4.6其他几种两光束分波前干涉装置 140

13.5分振幅干涉——薄膜干涉 141

13.5.1等倾干涉 142

13.5.2等厚干涉 144

13.5.3薄膜干涉应用举例 148

13.6迈克耳孙干涉仪 151

13.7两束平行光的干涉 152

13.7.1干涉条纹及其间距 153

13.7.2空间频率 154

习题 155

讨论题 158

第十四章 光的衍射 159

14.1光的衍射现象 159

14.2惠更斯-菲涅耳原理 160

14.3单缝的夫琅禾费衍射 161

14.4夫琅禾费圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 168

14.4.1夫琅禾费圆孔衍射 168

14.4.2光学仪器的分辨本领 168

14.5衍射光栅 170

14.6光栅光谱 176

14.6.1光栅的分光原理 176

14.6.2光栅的分辨本领 177

14.7X射线衍射 178

习题 180

讨论题 182

第十五章 光的偏振 183

15.1自然光和偏振光 183

15.1.1线偏振光、自然光和部分偏振光 183

15.1.2圆偏振光和椭圆偏振光 184

15.2偏振片 马吕斯定律 186

15.3反射和折射时的偏振 188

15.4散射光的偏振 190

15.4.1光的散射现象 190

15.4.2散射引起的偏振 191

15.5双折射现象 191

15.5.1晶体双折射现象的基本描述 191

15.5.2单轴晶体中的波面 惠更斯作图法 193

15.5.3波晶片 195

15.6人为双折射现象及其应用 197

15.6.1光弹效应 198

15.6.2电光效应 199

习题 200

讨论题 202

第十六章 狭义相对论基础 203

16.1爱因斯坦的假设与洛伦兹变换 203

16.1.1经典力学的时空观 伽利略变换 203

16.1.2迈克耳孙-莫雷实验 204

16.1.3爱因斯坦的假设 206

16.1.4洛伦兹变换 206

16.2相对论时空观 209

16.2.1同时的相对性 209

16.2.2长度的相对性 211

16.2.3时间的相对性 213

16.3相对论速度变换公式 215

16.4相对论多普勒效应 217

16.5狭义相对论中的动量、质量和能量 219

16.5.1狭义相对论中的动量 219

16.5.2狭义相对论中的质量 219

16.5.3狭义相对论中的能量 220

16.5.4狭义相对论中的能量和动量的关系 222

习题 223

第十七章 量子物理基础 225

17.1量子概念的提出 225

17.1.1普朗克的能量子假设 225

17.1.2光电效应 231

17.1.3康普顿散射 236

17.2玻尔的氢原子模型 241

17.2.1氢原子光谱 里德伯方程 241

17.2.2卢瑟福的原子行星模型 242

17.2.3玻尔的氢原子理论 243

17.3物质波 波粒二象性 247

17.3.1光的波粒二象性 247

17.3.2物质波 248

17.3.3波粒二象性的统计解释概率波 252

17.3.4不确定性原理 254

17.4薛定谔方程 257

17.4.1方程的提出 257

17.4.2一维方势阱 259

17.4.3势垒和隧道效应 263

17.5激光 267

17.5.1受激吸收 自发辐射 受激辐射 267

17.5.2激光的原理 268

17.5.3激光器 271

17.6半导体 273

17.6.1半导体的晶体结构 273

17.6.2能带的基本概念 274

17.6.3导体、半导体和绝缘体的能带结构 275

17.6.4本征半导体、杂质半导体和pn结 276

习题 278

习题答案 281

中英文名词对照表 287