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第9章 静电场 1

9.1 电荷和库仑定律 1

9.1.1 电荷的量子化 1

9.1.2 电荷守恒定律 2

9.1.3 库仑定律 3

9.1.4 静电力叠加原理 4

9.2 电场和电场强度 4

9.2.1 电场 4

9.2.2 电场强度 5

9.2.3 点电荷的电场强度 6

9.2.4 电场强度叠加原理 6

9.2.5 任意带电体（连续带电体）的电场强度 8

原理应用 喷墨打印机 10

9.3 电场强度通量 高斯定理 11

9.3.1 电场线 11

9.3.2 电场强度通量 13

9.3.3 高斯定理 15

9.3.4 高斯定理的应用 16

9.4 静电场的环路定理 电势 20

9.4.1 静电场力是保守力 20

9.4.2 静电场的环路定理 21

9.4.3 电势能 电势和电势差 21

9.4.4 电势的计算 23

9.5 电势与电场强度的关系 26

9.5.1 等势面 26

9.5.2 电势与电场强度的关系 27

原理应用 离子推进器 28

内容提要 29

习题 30

第10章 静电场中的导体和电介质 35

10.1 静电场中的导体 35

10.1.1 导体的静电平衡条件 35

10.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 36

10.1.3 静电屏蔽 37

原理应用 静电除尘器 40

10.2 静电场中的电介质 41

10.2.1 电介质对电场的影响 相对电容率 41

10.2.2 电介质的极化 41

10.2.3 电极化强度矢量 42

10.3 电位移有电介质时的高斯定理 43

10.3.1 有电介质时的高斯定理 43

10.3.2 电场强度、电极化强度和电位移之间的关系 44

10.4 电容电容器 46

10.4.1 孤立导体的电容 46

10.4.2 电容器的电容 47

10.4.3 电容器的并联和串联 50

10.5 静电场的能量 51

原理应用 心脏除颤器 53

内容提要 53

习题 55

第11章 稳恒磁场 60

11.1 恒定电流 60

11.1.1 电流 电流密度 60

11.1.2 恒定电流 62

11.1.3 电动势 62

11.2 磁场磁感应强度 63

11.2.1 磁的基本现象 63

11.2.2 磁感应强度 64

11.3 毕奥-萨伐尔定律 65

11.3.1 磁场叠加原理 65

11.3.2 毕奥-萨伐尔定律 66

11.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用举例 66

11.3.4 磁矩 69

11.4 磁场的高斯定理 69

11.4.1 磁感应线 69

11.4.2 磁通量 70

11.4.3 磁场的高斯定理及其应用 71

11.5 安培环路定理 72

11.5.1 安培环路定理 72

11.5.2 安培环路定理的应用 73

11.6 磁场对载流导线的作用 75

11.6.1 安培定律 76

11.6.2 磁场对平面载流线圈作用的力矩 78

原理应用 电力系统中母线所受的安培力 79

11.7 磁场对运动电荷的作用 80

11.7.1 洛伦兹力 带电粒子在均匀磁场中的运动 80

11.7.2 带电粒子在现代电磁场技术中的应用举例 82

11.8 磁场中的磁介质 84

11.8.1 磁介质 磁化强度 84

11.8.2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 86

原理应用 超导 88

内容提要 90

习题 91

第12章 电磁感应与电磁场 97

12.1 电磁感应现象及其基本规律 97

12.1.1 电磁感应现象 97

12.1.2 法拉第电磁感应定律 98

12.1.3 楞次定律 99

原理应用 电吉他 102

12.2 动生电动势和感生电动势 103

12.2.1 动生电动势 103

12.2.2 感生电动势 105

12.2.3 涡电流 107

原理应用 磁悬浮技术 108

12.3 互感和自感 108

12.3.1 互感现象 互感和互感电动势 109

12.3.2 自感现象 自感和自感电动势 110

12.4 磁场的能量 112

12.4.1 载流长直螺线管的磁能 112

12.4.2 磁场的能量 113

12.5 麦克斯韦电磁场理论简介 114

12.5.1 位移电流 全电流的安培环路定理 115

12.5.2 涡旋电场 117

12.5.3 麦克斯韦方程的积分形式 117

12.6 电磁振荡 电磁波 118

12.6.1 电磁波的产生与传播 118

12.6.2 真空中的平面电磁波及其特性 119

12.6.3 真空中电磁波的能量 121

12.6.4 电磁波谱 121

原理应用 核磁共振及其医学成像原理 122

内容提要 124

习题 125

第13章 光学 130

13.1 几何光学的基本原理 131

13.1.1 光的直线传播定律 131

13.1.2 光的反射和折射定律 131

13.1.3 全反射 132

13.2 光在平面和球面上的成像以及薄透镜成像规律 133

13.2.1 光在平面上的反射、折射成像 133

13.2.2 光在球面上的折射和反射成像 134

13.2.3 薄透镜 136

13.3 光学仪器 139

13.3.1 照相机 139

13.3.2 显微镜 140

13.3.3 望远镜 141

13.4 相干光 142

13.4.1 光的相干性 142

13.4.2 普通光源的发光机制 143

13.4.3 相干光的获得 143

13.5 杨氏双缝干涉 劳埃德镜 144

13.5.1 杨氏双缝干涉实验 144

13.5.2 劳埃德镜实验 146

13.6 光程 薄膜干涉 147

13.6.1 光程 147

13.6.2 薄膜干涉 149

原理应用 激光干涉仪 152

13.7 光的衍射 单缝衍射 154

13.7.1 光的衍射现象 154

13.7.2 惠更斯-菲涅耳原理 155

13.7.3 单缝衍射 155

13.8 光栅 光栅衍射 158

13.8.1 光栅 158

13.8.2 光栅衍射 159

13.9 光的偏振 161

13.9.1 光的偏振 线偏振光和自然光 162

13.9.2 偏振片 起偏和检偏 163

13.9.3 马吕斯定律 163

13.9.4 反射光和折射光的偏振 164

13.10 激光简介 166

13.10.1 激光的基本原理 166

13.10.2 氦氖激光器 168

13.10.3 激光的特点及应用 169

原理应用 全息摄影 170

内容提要 171

习题 172

第14章 狭义相对论 176

14.1 伽利略变换 牛顿力学相对性原理遇到的困难 177

14.1.1 伽利略相对性原理 伽利略变换 177

14.1.2 经典力学的时空观 179

14.1.3 光速依赖于惯性参考系的选取吗 179

14.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 180

14.2.1 狭义相对论的基本原理 180

14.2.2 洛伦兹变换式 181

14.2.3 洛伦兹速度变换式 182

14.3 狭义相对论的时空观 184

14.3.1 同时性的相对性 184

14.3.2 时间的延缓 184

14.3.3 长度收缩 186

14.4 狭义相对论动力学基础 187

14.4.1 质量与速度的关系 188

14.4.2 相对论的动量 188

14.4.3 相对论的动能 189

14.4.4 相对论能量 质能关系 190

14.4.5 相对论的动量和能量关系 190

原理应用 原子核裂变和聚变 192

原理应用 光伏发电简介 193

内容提要 195

习题 196

第15章 量子物理 198

15.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 199

15.1.1 黑体 黑体辐射 199

15.1.2 黑体辐射的瑞利-金斯公式 经典物理的困难 200

15.1.3 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 201

15.2 光电效应 爱因斯坦方程 202

15.2.1 光电效应的实验规律 202

15.2.2 光的波动说遇到的困难 204

15.2.3 爱因斯坦方程 204

15.2.4 光的波粒二象性 206

15.3 康普顿效应 207

15.4 氢原子的玻尔理论 209

15.4.1 氢原子光谱的规律性 210

15.4.2 氢原子的玻尔理论 211

15.5 德布罗意波 实物粒子的二象性 214

15.5.1 德布罗意假设 214

15.5.2 德布罗意假设的实验验证 215

原理应用 扫描隧穿显微镜 217

15.6 不确定关系 218

15.7 波函数 薛定谔方程及简单应用 221

15.7.1 波函数及其统计解释 221

15.7.2 薛定谔方程 222

15.7.3 薛定谔方程的应用 223

原理应用 碳纳米管及其应用 227

内容提要 231

习题 232

附录G 电磁学、光学和近代物理的量和单位 234

习题参考答案 236

参考文献 242