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第11章　稳恒磁场 1

11.1　磁感应强度 2

11.2　磁通量　磁场的高斯定理 3

11.2.1　磁感线 3

11.2.2　磁通量　磁场的高斯定理 4

11.3　毕奥-萨伐尔定律及其应用 5

11.3.1　毕奥-萨伐尔定律 5

11.3.2　毕奥-萨伐尔定律应用举例 7

11.3.3　磁偶极矩 10

11.4　磁场的安培环路定理 11

11.4.1　安培环路定理 11

11.4.2　利用安培环路定理求磁场的分布 13

11.5　带电粒子在电磁场中的运动 16

11.5.1　洛伦兹力 16

11.5.2　带电粒子在均匀磁场中的运动 17

11.5.3　霍尔效应 18

11.5.4　量子霍尔效应 20

11.6　载流导线在磁场中所受的力 20

11.6.1　安培定律 20

11.6.2　安培定律的应用 22

11.7　磁场对载流线圈的作用 24

阅读材料　等离子体及磁约束 26

习题11 28

第12章　磁场中的磁介质 32

12.1　磁介质磁化及其分类 32

12.1.1　磁介质的分类 32

12.1.2　顺磁质和抗磁质的磁化机制 33

12.2　磁化强度　磁化电流 35

12.2.1　磁化强度 35

12.2.2　磁化电流 36

12.3　磁介质中的安培环路定理 37

12.3.1　磁介质中的安培环路定理　磁场强度 37

12.3.2　磁介质中的安培环路定理的应用 39

12.4　铁磁质 40

12.4.1　磁化曲线和磁滞回线 40

12.4.2　铁磁性材料的分类 41

12.4.3　磁畴 42

阅读材料　磁单极 44

习题12 45

第13章　电磁感应　电磁场 48

13.1　电磁感应的基本定律 48

13.1.1　电磁感应现象 48

13.1.2　楞次定律 49

13.1.3　法拉第电磁感应定律 50

13.2　动生电动势 52

13.2.1　产生动生电动势的非静电力 52

13.2.2　动生电动势的计算 52

13.3　感生电动势和感生电场 56

13.3.1　感生电动势　感生电场 56

13.3.2　电子感应加速器的基本原理 61

13.3.3　涡电流 61

13.4　自感应和互感应 63

13.4.1　自感电动势　自感 63

13.4.2　互感电动势　互感 65

13.5　磁场的能量　磁场能量密度 68

13.5.1　通电电感器的能量 69

13.5.2　磁场的能量 69

13.6　位移电流　麦克斯韦方程组 71

13.6.1　位移电流 71

13.6.2　电磁场　麦克斯韦方程组 75

阅读材料　磁悬浮列车 77

习题13 81

第14章　机械振动 87

14.1　简谐运动的特征与描述 87

14.1.1　简谐运动的动力学特征 87

14.1.2　简谐运动的运动学特征 88

14.1.3　描述简谐运动的重要参量 89

14.1.4　机械简谐运动的判断方法 92

14.1.5　简谐运动的旋转矢量表示法 95

14.1.6　简谐运动的图像表示 96

14.2　简谐运动的能量 97

14.3　简谐运动的合成 100

14.3.1　两个同方向、同频率的简谐运动的合成 100

14.3.2　两个互相垂直的同频率的简谐运动的合成 105

14.3.3　两个互相垂直的不同频率的简谐运动的合成 106

14.4　阻尼振动　受迫振动　共振 107

14.4.1　阻尼振动 107

14.4.2　受迫振动　共振 109

阅读材料　非线性振动与混沌 110

习题14 115

第15章　波动概论 118

15.1　机械波的产生和传播 118

15.1.1　机械波产生和传播的条件 118

15.1.2　横波和纵波 118

15.1.3　波长　频率与波速的关系 120

15.1.4　波线和波面 122

15.2　平面简谐波的表达式 123

15.2.1　平面简谐行波的表达式 123

15.2.2　平面简谐波表达式的物理意义 124

15.2.3　其他情况下平面简谐行波的表达式 126

15.2.4　波动微分方程 127

15.3　波动过程中的能量传播 128

15.3.1　波的能量 128

15.3.2　能流密度 130

15.4　声波 131

15.4.1　声波与声速 131

15.4.2　声强与声强级 131

15.4.3　噪声 132

15.5　惠更斯原理及其应用 133

15.5.1　惠更斯原理 133

15.5.2　惠更斯原理的应用 133

15.6　波的干涉 135

15.6.1　波的叠加原理 135

15.6.2　波的干涉 135

15.7　驻波 138

15.7.1　驻波的形成 138

15.7.2　驻波的波动表达式 139

15.7.3　半波损失 140

15.7.4　驻波的能量 141

15.8　多普勒效应 141

15.8.1　相对于介质波源不动，观察者以速度vR运动 142

15.8.2　相对于介质观察者不动，波源以速度vs运动 143

15.8.3　相对于介质观察者和波源同时运动 144

15.9　电磁波 145

15.9.1　电磁波的产生与传播 145

15.9.2　电磁波的波动表达式 147

15.9.3　电磁波的特性 148

15.9.4　电磁波的能量 149

阅读材料　非线性波　孤波 149

习题15 152

第16章　光的干涉 157

16.1　光源　光的相干性 158

16.1.1　光源 158

16.1.2　单色光和光谱 158

16.1.3　光的相干性 159

16.1.4　获得相干光的方法 160

16.2　杨氏双缝干涉 161

16.2.1　杨氏双缝干涉实验 161

16.2.2　菲涅耳双面镜实验 163

16.2.3　劳埃德镜实验 163

16.3　光程　光程差 164

16.3.1　光程 164

16.3.2　光程差 165

16.4　薄膜干涉 167

16.5　劈尖干涉　牛顿环 170

16.5.1　劈尖 170

16.5.2　牛顿环 174

16.6　迈克耳孙干涉仪 175

16.6.1　迈克耳孙干涉仪 175

16.6.2　时间的相干性 178

阅读材料　全息照相技术 178

习题16 181

第17章　光的衍射 184

17.1　光的衍射　惠更斯-菲涅耳原理 184

17.1.1　光的衍射 184

17.1.2　光的两类衍射 185

17.1.3　惠更斯-菲涅耳原理 185

17.2　单缝夫琅禾费衍射 186

17.3　圆孔夫琅禾费衍射　光学仪器的分辨本领 190

17.3.1　圆孔夫琅禾费衍射 190

17.3.2　光学仪器的分辨本领 191

17.4　光栅衍射 194

17.4.1　光栅衍射 194

17.4.2　衍射光谱 196

17.4.3　光谱的缺级现象和缺级条件 197

17.4.4　干涉和衍射的区别和联系 199

17.5　X射线的衍射 199

阅读材料　光纤通信 201

习题17 204

第18章　光的偏振 206

18.1　自然光和偏振光 206

18.1.1　横波的偏振性 206

18.1.2　自然光与偏振光 207

18.2　起偏和检偏　马吕斯定律 208

18.2.1　起偏和检偏 208

18.2.2　马吕斯定律 209

18.3　反射与折射时光的偏振 210

18.3.1　反射光和折射光的偏振 210

18.3.2　布儒斯特定律 210

18.4　光的双折射 212

18.4.1　双折射的寻常光和非寻常光 212

18.4.2　晶体的光轴、主截面和主平面 213

18.4.3　双折射晶体的折射率 213

18.4.4　尼科耳棱镜 214

阅读材料　非线性光学简介 215

习题18 218

第19章　量子物理 219

19.1　黑体辐射　普朗克能量子假设 219

19.1.1　黑体　黑体辐射 220

19.1.2　斯特潘-玻尔兹曼定律　维恩位移定律 220

19.1.3　维恩公式　瑞利-金斯公式　经典物理的困难 221

19.1.4　普朗克量子假设　普朗克黑体辐射公式 222

19.2　光的量子性 223

19.2.1　光电效应的实验规律 223

19.2.2　爱因斯坦的光子理论 225

19.2.3　光的波粒二象性 226

19.2.4　光电效应的应用 227

19.3　康普顿效应 228

19.3.1　康普顿效应 228

19.3.2　康普顿效应的量子解释 229

19.4　玻尔的氢原子理论 232

19.4.1　氢原子光谱的实验规律 232

19.4.2　玻尔的氢原子理论 233

19.4.3　氢原子轨道半径和能量的计算 234

19.4.4　玻尔理论的缺陷 236

19.5　实物粒子的波粒二象性 236

19.5.1　德布罗意假设 236

19.5.2　戴维孙-革末电子衍射实验 237

19.6　不确定关系 240

19.7　波函数　薛定谔方程 242

19.7.1　波函数及其统计解释 242

19.7.2　薛定谔方程 243

19.8　一维定态问题 245

19.8.1　一维无限深势阱 245

19.8.2　一维势垒　隧道效应 248

阅读材料　量子计算机 249

习题19 252

第20章　新技术的物理基础 254

20.1　固体的能带结构 254

20.1.1　固体中的能带 254

20.1.2　导体和绝缘体 256

20.1.3　半导体 257

20.2　激光原理 259

20.2.1 自发辐射　受激辐射和受激吸收 259

20.2.2　粒子数反转和光放大 262

20.2.3　激光器和激光的形成 263

20.2.4　激光的纵模与横模 265

20.2.5　激光的特性与应用 267

阅读材料　纳米材料简介 269

习题20 270

参考文献 271

附录4　历年诺贝尔物理学奖获得者 272

习题参考答案 279