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专题一 航天技术与物理学 1

1.1火箭技术中的物理学原理 1

1.火箭推进原理 1

2.多级火箭 3

1.2人造卫星技术中的物理学原理 4

1.人造卫星的运动轨道及运行轨道方程 4

2.人造卫星的轨道要素及轨道设计 5

3.人造卫星与无线电通信技术 6

4.同步卫星的姿态稳定性 6

5.人造卫星的电源 7

1.3载人航天技术与物理学 8

1.载人航天器的种类及其构造 9

2.登月技术中的物理学 11

3.宇宙航行中宇航员的超重与失重 12

4.飞行器的返回与返回时的热现象 13

1.4中国航天技术发展回顾 15

思考题 17

参考文献 17

专题二 超导技术 18

2.1超导的主要特性 18

1.零电阻特性 18

2.完全抗磁性——迈斯纳效应 19

2.2金属低温超导理论 20

1.唯象理论 20

2.BCS理论 21

2.3高温超导 23

1.高温超导材料的结构 23

2.高温超导材料的特性 24

3.高温超导材料的制备 26

2.4超导电技术的应用 27

1.超导核磁共振断层成像（医用）装置（MRI—CT） 28

2.超导量子干涉仪（SQUID） 28

3.超导计算机 29

4.超导发电机 29

5.超导变压器 29

6.超导电缆 30

7.超导磁悬浮列车 31

8.磁流体发电 32

思考题 33

参考文献 33

专题三 医学成像物理基础 34

3.1 X射线计算机断层成像 34

1.图像重建的物理基础 34

2.图像重建的数学模型 35

3.X-CT扫描机 37

4.X射线成像技术的应用及发展趋势 37

3.2核磁共振成像 38

1.原子核的磁矩 38

2.核磁共振 39

3.核磁共振成像原理 42

4.空间位置编码 44

5.图像重建 45

6.磁共振成像的现状及发展前景 46

3.3超声波成像 46

1.超声波成像的物理基础 47

2.A型超声成像 49

3.M型超声成像 50

4.B型超声成像 51

5.超声多普勒成像 51

6.超声成像的发展趋势 54

3.4核医学成像 55

思考题 55

参考文献 56

专题四 液晶材料及液晶显示技术 57

4.1液晶的物理形态 58

1.向列相液晶 58

2.胆甾相液晶 58

3.近晶相液晶 59

4.2液晶的相变 59

4.3液晶显示的基本原理 60

4.4液晶显示的局限与有机半导体显示 64

思考题 66

参考文献 66

专题五 红外辐射及其应用技术 67

5.1红外辐射 68

5.2热辐射定律 68

1.黑体辐射规律 68

2.灰体辐射规律 69

5.3红外线在介质中的衰减 71

5.4红外探测器简介 72

5.5红外技术的应用 74

1.红外测温技术 74

2.红外成像技术 76

3.红外遥感 80

4.远红外加热新技术 80

5.红外追踪 81

思考题 82

参考文献 82

专题六 光纤与光纤通信技术 83

6.1介质薄膜波导 83

1.平面波的反射与折射 83

2.反射波的相位突变 84

3.导波的特征方程 86

4.导波的截止波长 87

5.单模传输 87

6.2光学纤维的构造和特性 87

1.阶跃型光纤中光的传播 88

2.梯度型光纤中子午光线的传播 89

3.光纤的损耗 90

4.光纤的色散 90

5.光学纤维的制作原理 91

6.光纤通信系统的方框图 91

6.3光纤通信中的信号转换 92

1.电光信号的转换 92

2.光电信号的转换 93

6.4光通信中的传输系统 94

1.耦合器 94

2.波分复用系统 95

3.光滤波器 96

4.光栅 96

5.中继器 97

6.光缆结构 98

思考题 99

参考文献 99

专题七 等离子显示技术 100

7.1等离子显示（PDP）的物理基础 100

1.气体放电理论 100

2.汤森德繁流理论 103

3.着火电压（击穿电压）Uf 104

7.2交流等离子显示（ACPDP）基础 105

1.等离子显示单元 105

2.交流等离子显示单元的电压关系 106

3.形成稳定放电序列的条件 107

4.维持电压波形比较 110

7.3直流等离子显示（DCPDP） 111

7.4等离子体的多色显示和全色显示 111

7.5等离子显示特点 112

思考题 113

参考文献 113

专题八 激光技术 114

8.1激光的基本原理 114

1.光与物质的相互作用 114

2.粒子数反转分布 117

3.光学谐振腔与阈值条件 118

8.2激光器 120

1.固体激光器 120

2.气体激光器 121

3.半导体激光器 122

4.自由电子激光器 122

8.3激光的特性及其应用 123

1.激光的特性 123

2.激光的应用 125

思考题 130

参考文献 131

专题九 纳米科学技术 132

9.1扫描隧道显微镜 132

1.STM的工作原理 133

2.ST M仪器设备 134

3.STM的优越性 135

4.STM的应用 135

5.STM的局限性 137

9.2原子力显微镜 138

9.3纳米科学技术 139

1.纳米材料的基本物理效应 140

2.碳纳米管材料 141

3.纳米材料的制备 142

4.纳米材料的应用 143

5.纳米电子学 146

6.纳米生物学 147

思考题 147

参考文献 148

专题十 非线性光学 149

10.1光场与介质相互作用的基本理论 149

1.介质的非线性电极化理论 149

2.光与介质非线性作用的波动方程 150

3.非线性光学的量子理论 151

10.2非线性光学效应 151

1.光学变频效应 151

2.强光引起介质折射率变化及相关非线性光学效应 154

3.光的受激散射效应 155

4.瞬态相干光学效应 157

5.光学相位共轭 159

6.光学双稳态 160

10.3非线性光学效应的应用 162

1.信息技术 162

2.激光武器与防护 163

3.大气探测 163

4.激光超声检测 164

思考题 164

参考文献 165

专题十一熵 166

11.1态函数熵 166

1.克劳修斯熵 166

2.玻耳兹曼熵 167

3.开放系统的熵变 169

4.远离平衡态的非平衡态与混沌态 171

11.2熵与能量 172

1.焦耳实验 172

2.理想气体的绝热自由膨胀 173

11.3熵与生命 174

1.熵与新陈代谢 174

2.“负熵”与光合作用 175

11.4熵与信息 175

1.麦克斯韦妖 175

2.熵与信息 176

11.5熵与经济和社会 178

思考题 179

参考文献 180

专题十二 引力理论和宇宙学 181

12.1宇宙学原理 181

12.2牛顿的宇宙 182

1.有限还是无限 182

2.奥伯斯（Olbers）佯谬 182

3.纽曼（Newman）疑难 183

12.3广义相对论的基本原理 183

1.等效原理 183

2.广义相对性原理 184

12.4爱因斯坦的宇宙 186

1.一个二维宇宙 186

2.有限无边——爱因斯坦静态宇宙模型 187

12.5膨胀的宇宙 187

1.弗里德曼（Friedmann）宇宙 188

2.哈勃定律 188

3.罗伯逊-沃克（Robertson-Walker）度规 189

4.宇宙年龄 190

12.6大爆炸 190

1.奇点与黑洞 191

2.遗迹和波纹 192

12.7宇宙动力学 193

12.8宇宙演化简史 195

1.迄今为止的宇宙 195

2.火与冰——宇宙的最终归宿 196

12.9结束语 197

思考题 197

参考文献 198