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第10章　静电场 1

10.1　静电的基本现象和基本规律 1

10.1.1　物体带电　两种电荷 1

10.1.2　电荷守恒定律与电荷的量子化 2

10.1.3　库仑定律 2

10.2　电场强度 3

10.2.1　静电场 3

10.2.2　电场强度矢量 4

10.2.3　点电荷电场强度 5

10.2.4　电场强度叠加原理 5

10.3　电场强度通量　高斯定理 11

10.3.1　电场线 11

10.3.2　电场强度通量 13

10.3.3　高斯定理 15

10.3.4　高斯定理应用举例 17

10.4　静电场的环路定理　电势能 20

10.4.1　静电场力所做的功 20

10.4.2　静电场的环路定理 21

10.4.3　电势能 22

10.5 电势 22

10.5.1　电势　电势差 22

10.5.2　点电荷电场的电势 24

10.5.3　电势的叠加原理 24

10.6　电场强度与电势梯度 28

10.6.1　等势面 28

10.6.2　电场强度与电势的微分关系 29

10.7　静电场中的电偶极子 30

10.8　静电场中的导体 31

10.8.1　静电感应　静电平衡条件 31

10.8.2　静电平衡时导体上电荷的分布和表面附近的场强 32

10.8.3　静电屏蔽 34

10.9　电容　电容器 36

10.9.1　孤立导体的电容 36

10.9.2　电容器 37

10.9.3　电容器的并联和串联 39

10.10　静电场中的电介质 40

10.10.1　电介质对电容的影响　相对电容率 40

10.10.2　电介质的极化 42

10.10.3　电极化强度矢量 43

10.11 电位移矢量　有电介质时的高斯定理 44

10.12　静电场的能量　能量密度 49

10.12.1　电容器的电能 49

10.12.2　电场的能量　能量密度 50

本章提要 51

思考题 53

习题 54

第11章　恒定磁场 57

11.1　电流 57

11.1.1　电流和电流密度矢量 57

11.1.2　欧姆定律的微分形式 59

11.2　电源　电动势 60

11.2.1　非静电力　电源 60

11.2.2　电动势 60

11.3　磁场　磁感应强度 61

11.3.1　基本磁现象 61

11.3.2　磁场 62

11.3.3　磁感应强度 63

11.4　毕奥-萨伐尔定律及其应用 64

11.4.1　毕奥-萨伐尔定律 64

11.4.2　毕奥-萨伐尔定律应用举例 65

11.5　运动电荷的磁场 70

11.6　磁场的高斯定理 71

11.6.1　磁感应线 71

11.6.2　磁通量　磁场的高斯定理 72

11.7　安培环路定理及其应用 73

11.7.1　安培环路定理 73

11.7.2　安培环路定理的应用举例 75

11.8　磁场对载流导线的作用 77

11.8.1　安培定律 77

11.8.2　两根无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 79

11.8.3　均匀磁场对矩形载流线圈的作用 80

11.9　运动电荷在电场和磁场中所受的力 82

11.9.1　运动电荷在磁场中所受的力　洛伦兹力 82

11.9.2　洛伦兹力与安培力的关系 83

11.9.3　带电粒子在均匀磁场中运动分析及应用举例 83

11.9.4　运动电荷在电磁场中所受的力 85

11.9.5　带电粒子在电场和磁场中运动举例 85

11.10　磁介质 88

11.10.1　磁介质的磁化 88

11.10.2　磁介质中的磁场　磁场强度 92

11.10.3　铁磁质 95

本章提要 98

思考题 99

习题 100

第12章　电磁感应 105

12.1　法拉第电磁感应定律 105

12.1.1　法拉第电磁感应定律 105

12.1.2　楞次定律 107

12.2　动生电动势　感生电动势 107

12.2.1　动生电动势 107

12.2.2　感生电动势 110

12.3 自感　互感 112

12.3.1 自感 112

12.3.2　互感 114

12.4　磁场的能量 115

12.5　麦克斯韦方程组 116

12.5.1　位移电流 116

12.5.2　麦克斯韦方程组的积分形式 118

12.6　电磁振荡　电磁波 118

12.6.1　电磁振荡　无阻尼自由电磁振荡 119

12.6.2　电磁波的产生 120

12.6.3　平面电磁波的基本性质 120

12.6.4　电磁波的能量 121

12.6.5　电磁波谱 121

本章提要 122

思考题 124

习题 124

第13章　波动光学 127

13.1　相干光 127

13.2　杨氏双缝实验　劳埃镜 128

13.2.1　杨氏双缝实验 128

13.2.2　劳埃镜 130

13.3　光程　光程差 130

13.3.1　光程及光程差的加强减弱条件 130

13.3.2　光通过透镜时的光程差 131

13.4　薄膜干涉 133

13.5　劈尖　牛顿环 135

13.5.1　劈尖 135

13.5.2　牛顿环 138

13.6　迈克耳孙干涉仪 139

13.7　光的衍射 140

13.7.1　光的衍射现象　衍射分类 140

13.7.2　衍射分类 140

13.7.3　惠更斯-菲涅耳原理 141

13.8　单缝衍射 141

13.8.1　单缝衍射的明暗纹公式 141

13.8.2　单缝衍射的条纹宽度 143

13.8.3　单缝衍射的光强分布 143

13.9　圆孔衍射　光学仪器的分辨本领 144

13.10　衍射光栅 145

13.10.1　光栅 145

13.10.2　光栅衍射条纹的形成 146

13.10.3　衍射光谱 148

13.11　X射线的衍射 150

13.12　光的偏振 151

13.12.1　自然光　线偏振光　部分偏振光 151

13.12.2　偏振片　马吕斯定律 152

13.13　反射光与折射光的偏振 153

13.14　双折射现象 153

13.15　旋光现象 155

本章提要 155

思考题 158

习题 159

第14章　光的吸收、色散和散射 163

14.1　光的吸收 163

14.1.1　一般吸收和选择吸收 163

14.1.2　光的吸收定律 164

14.1.3　吸收光谱 165

14.2　光的色散 165

14.3　光的散射 167

本章提要 168

思考题 169

习题 169

第15章　狭义相对论 170

15.1　伽利略变换式　经典力学的相对性原理 170

15.1.1　经典力学的相对性原理 171

15.1.2　伽利略时空变换式 171

15.1.3　经典力学时空观 171

15.1.4　伽利略速度变换式 172

15.2　迈克耳孙-莫雷实验 172

15.3　爱因斯坦狭义相对论基本假设　洛伦兹变换 174

15.3.1　爱因斯坦假设 174

15.3.2　洛伦兹坐标变换 175

15.3.3　相对论速度变换 176

15.4　相对论中的长度、时间和同时性 178

15.4.1　长度收缩 178

15.4.2　时间膨胀（或运动的钟变慢） 180

15.4.3　同时的相对性 180

15.5　相对论动力学基础 181

15.5.1　质量与速度的关系 181

15.5.2　相对论力学的基本方程 181

15.5.3　质量与能量的关系 182

15.5.4　动量与能量之间的关系 183

15.5.5　光子情况 184

本章提要 185

思考题 186

习题 187

第16章　量子物理基础 188

16.1　黑体辐射　普朗克量子假设 188

16.1.1　黑体　黑体辐射 188

16.1.2　斯特藩-玻尔兹曼定律　维恩位移定律 189

16.1.3　黑体辐射的瑞利-金斯公式　经典物理的困难 190

16.1.4　普朗克假设　普朗克黑体辐射公式 191

16.2　光电效应　光的波粒二象性 191

16.2.1　光电效应实验的规律 191

16.2.2　光子　爱因斯坦方程 192

16.2.3　光电效应在近代技术中的应用 193

16.2.4　光的波粒二象性 194

16.3　康普顿效应 194

16.3.1　康普顿效应的实验规律 194

16.3.2　康普顿效应的解释 195

16.4　氢原子 196

16.4.1　氢原子光谱的规律性 196

16.4.2　卢瑟福的原子有核模型 198

16.4.3　氢原子的玻尔理论 199

16.4.4　氢原子玻尔理论的困难和意义 200

16.5　德布罗意波　实物粒子的二象性 201

16.5.1　德布罗意假设 201

16.5.2　德布罗意波的实验证明 201

16.5.3　德布罗意波的统计解释 203

16.6　量子力学简介 203

16.6.1　不确定关系 203

16.6.2　波函数　概率密度 205

16.6.3　薛定谔方程 206

16.6.4　一维无限深势阱问题 208

16.6.5　一维方势垒　隧道效应 210

16.6.6　氢原子问题 211

本章提要 215

思考题 216

习题 216

第17章　现代物理技术 217

17.1　激光原理及激光技术的应用 217

17.1.1　激光器原理 217

17.1.2　激光器的种类 218

17.1.3　激光的巨大应用 219

17.2　光纤技术 221

17.2.1　光纤的结构与分类 221

17.2.2　光纤通信技术和发展 222

17.3　液晶技术 226

17.3.1　液晶的结构与分类 226

17.3.2　液晶的物理性质 227

17.4　纳米技术 228

17.4.1　纳米材料的性能特点 228

17.4.2　纳米材料的应用 229

17.5　等离子体技术 229

17.5.1　等离子体 229

17.5.2　主要应用 230

17.6　新材料技术 231

17.6.1　新材料技术 231

17.6.2　新材料的发展前景 234

17.7　新能源技术 237

习题答案 241