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第十二章 电磁感应和麦克斯韦电磁理论 1

12-1 电磁感应及其基本规律 1

一、电磁感应现象 1

二、电磁感应定律 3

三、感应电动势 4

12-2 互感和自感 7

一、互感现象 7

二、自感现象 9

12-3 涡流和趋肤效应 11

一、涡流 11

二、趋肤效应 12

12-4 磁场的能量 13

12-5 超导体的电磁特性 16

一、超导体的主要电磁特性 16

二、对超导体主要电磁特性的解释 18

12-6 麦克斯韦电磁理论 21

一、位移电流 21

二、麦克斯韦方程组 24

12-7 电磁波的产生和传播 25

一、从电磁振荡到电磁波 25

二、偶极振子发射的电磁波 26

三、赫兹实验 27

四、电磁波的波谱 28

12-8 电磁波理论 29

12-9 电磁场的能量和动量 32

一、电磁场的能量密度和能流密度 32

二、电磁场的动量和光压 35

习题 38

第十三章 电路和磁路 41

13-1 基尔霍夫定律 41

一、基尔霍夫第一定律 41

二、基尔霍夫第二定律 42

三、注意几个问题 43

13-2 交流电和交流电路的基本概念 44

一、交流电的类型 44

二、描述简谐交流电的特征量 45

三、单元件的阻抗和相位差 46

13-3 交流电路的矢量图解法 49

一、串联电路 49

二、并联电路 50

13-4 交流电路的复数解法 52

一、交流电简谐量与复数的对应关系 52

二、元件和电路的复阻抗 53

三、交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 55

13-5 交流电的功率 56

一、瞬时功率和有功功率 56

二、视在功率和无功功率 57

三、提高功率因数的意义和方法 59

13-6 串联共振电路 60

一、串联共振现象 60

二、串联共振电路的品质因数（Q值） 61

三、串联共振电路的频率选择性 62

13-7 磁路和磁路定律 63

一、在磁介质分界面上磁感应线的折射 63

二、磁路的概念 64

三、磁路定律 65

习题 67

第十四章 光学 70

14-1 几何光学中的基本定律和原理 70

一、光的直线传播定律 70

二、光的反射定律和折射定律 71

三、全反射 72

四、光的可逆性原理 72

14-2 光在球面上的折射 73

一、介绍几个概念 73

二、球面折射公式 73

三、高斯公式 75

四、球面折射成像的作图法 76

五、球面折射的横向放大率 77

14-3 光在球面上的反射 78

14-4 薄透镜 80

一、薄透镜 80

二、薄透镜成像 81

三、放大镜 82

14-5 光波及其相干条件 83

一、光波 83

二、光程 85

三、相干条件 86

四、获得相干光波的方法 87

14-6 分波前干涉 88

一、杨氏实验 88

二、对干涉条纹可见度的分析 90

14-7 分振幅干涉 94

一、薄膜干涉 94

二、迈克耳孙干涉仪 98

14-8 惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象分类 100

一、惠更斯-菲涅耳原理 100

二、衍射现象的分类 102

14-9 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 102

一、单缝的夫琅禾费衍射 102

二、圆孔的夫琅禾费衍射 105

14-10 衍射光栅 107

14-11 衍射规律的应用 111

一、光学系统分辨本领的分析 111

二、X射线在晶体中的衍射 112

14-12 信息光学 113

一、光学信息处理 114

二、全息照相 116

14-13 光的偏振态 118

一、自然光和线偏振光 118

二、部分偏振光 119

三、椭圆偏振光和圆偏振光 120

14-14 偏振光的获得和检测 121

一、偏振光的获得 121

二、偏振光的检测 124

14-15 旋光现象和电磁场的光效应 126

一、旋光现象 126

二、磁致旋光效应 127

三、电光效应 128

14-16 光的吸收、色散和散射 129

一、光的吸收 129

二、光的色散 131

三、光的散射 133

习题 135

第十五章 波与粒子 139

15-1 黑体辐射 139

一、热辐射 139

二、黑体辐射的基本规律 141

三、普朗克辐射公式和能量子的概念 142

15-2 光电效应 144

一、光电效应的实验规律 144

二、经典理论遇到的困难 146

三、爱因斯坦的光子论及其对光电效应的解释 147

15-3 康普顿效应 149

一、康普顿效应及其观测 149

二、光子论对康普顿效应的解释 149

三、光的波粒二象性 151

15-4 氢原子光谱和玻尔的量子论 152

一、原子的核型结构模型及其与经典理论的矛盾 152

二、氢原子光谱的规律性 153

三、玻尔的量子论 155

15-5 微观粒子的波动性 157

一、德布罗意波及其实验观测 157

二、不确定关系 159

习题 162

第十六章 量子力学基础 165

16-1 波函数及其统计诠释 165

一、经典物理学中的波函数 165

二、在量子力学中波函数的统计意义 166

三、波函数的空间对称性——宇称的概念 167

16-2 薛定谔方程 168

一、含时薛定谔方程 168

二、定态薛定谔方程 170

三、力学量的算符表示 171

四、本征函数、本征值和平均值 171

五、概率守恒和概率流密度矢量 172

16-3 一维势阱和势垒问题 173

一、一维无限深方势阱 173

二、势垒穿透和隧道效应 176

16-4 一维谐振子问题 178

一、一维谐振子的定态薛定谔方程 178

二、一维谐振子的本征函数和能量本征值 179

16-5 氢原子 182

一、有心力场中的薛定谔方程 182

二、角动量的本征函数和相应的量子数 183

三、径向波函数和氢原子的能级 185

四、能量的本征函数和能级的简并度 186

五、类氢离子 186

16-6 氢原子中电子的概率分布 187

一、电子概率的径向分布 187

二、电子概率的角度分布 189

习题 190

第十七章 电子的自旋和原子的壳层结构 192

17-1 原子的轨道磁矩和正常塞曼效应 192

一、原子的轨道磁矩 192

二、外磁场对轨道磁矩的作用和正常塞曼效应 194

17-2 电子的自旋 196

一、施特恩-格拉赫实验 196

二、电子自旋和自旋磁矩 198

三、碱金属原子光谱的精细结构 199

四、自旋-轨道相互作用 200

五、单电子体系的原子磁矩 203

六、反常塞曼效应 204

17-3 LS耦合和jj耦合 205

一、原子的电子组态 205

二、LS耦合 206

三、jj耦合 208

四、选择定则 209

17-4 原子的壳层结构 210

一、元素性质的周期性 210

二、原子中电子的壳层结构 211

三、原子的基态 213

17-5 X射线 214

一、X射线的发射和发射谱 214

二、俄歇电子和同步辐射 217

17-6 激光 218

一、激光原理 218

二、激光的应用 221

习题 221

第十八章 热力学与统计物理学概述 223

18-1 热力学第一定律 223

一、热力学中的基本概念 223

二、热力学第一定律 226

三、热容和焓 227

18-2 理想气体的热力学过程 229

一、等体过程 229

二、等压过程 230

三、等温过程 231

四、绝热过程 231

五、多方过程 233

18-3 卡诺循环 235

一、循环 235

二、卡诺循环 237

18-4 热力学第二定律 239

一、可逆过程和不可逆过程 239

二、热力学第二定律的两种表述 240

三、热力学第二定律的实质 242

18-5 卡诺定理 243

18-6 熵增加原理 244

一、熵的概念 244

二、熵增加原理和热力学基本关系式 246

18-7 自由能和自由焓 249

一、自由能和最大功原理 249

二、自由焓和化学势 250

18-8 热力学第三定律 251

一、获得超低温的有效方法 251

二、热力学第三定律 252

18-9 统计物理学的基本概念 255

一、粒子运动状态的描述 255

二、系统微观运动状态的描述 257

三、三种系统及其微观态数 258

四、等概率假设 260

18-10 玻尔兹曼统计 260

一、玻尔兹曼系统的最概然分布——玻尔兹曼分布 260

二、麦克斯韦速度分布律 261

三、在重力场中粒子按高度的分布 263

四、固体的热容和爱因斯坦理论 264

18-11 玻色统计和费米统计 266

一、玻色系统和费米系统的最概然分布 266

二、光子气体 266

三、玻色-爱因斯坦凝聚 268

四、金属中的自由电子气体 271

五、晶格振动——声子以及元激发的概念 272

习题 275

第十九章 原子核和粒子 278

19-1 原子核的一般性质 278

一、原子核的组成 278

二、原子核的质量数和电荷数 279

三、原子核的大小和形状 280

19-2 原子核的量子性质 281

一、原子核的自旋和磁矩 281

二、核磁共振 282

三、原子核的电四极矩 283

四、原子核的宇称和统计性 285

19-3 核力 285

一、核力的性质 285

二、核力的介子场理论 286

三、核力的夸克模型 287

19-4 原子核的结构模型概述 288

一、壳层模型 288

二、集体模型 290

19-5 原子核的稳定性和结合能 292

一、核素图和β稳定线 292

二、原子核的结合能 294

三、结合能的释放和利用 295

19-6 原子核衰变的基本规律 299

一、放射性衰变 299

二、放射性衰变的规律 299

三、放射系 302

19-7 三类放射性衰变 303

一、α衰变和衰变能的概念 303

二、β衰变和中微子假说 305

三、γ衰变和穆斯堡尔效应 308

四、放射性同位素的应用 312

19-8 对粒子的探索和研究 314

19-9 粒子及其相互作用 318

一、关于“基本”粒子 318

二、粒子内在属性的描述 319

三、物质存在的基本形式 321

四、粒子的相互作用 323

五、粒子的分类 323

六、强子结构的夸克模型 324

19-10 粒子物理的标准模型 325

一、三代费米子 325

二、基本相互作用 326

三、规范玻色子 327

习题 328

第二十章 天体和宇宙 330

20-1 宇宙中的天体 330

一、恒星 331

二、太阳系 332

三、星际物质 332

四、星系和星系团 333

20-2 太阳和它的八大行星 334

一、太阳的结构和活动 334

二、太阳的八大行星 338

20-3 恒星及其演化 342

一、恒星的一般物理特性 343

二、恒星的演化过程略述 346

20-4 致密天体 347

一、白矮星 348

二、中子星 349

三、黑洞 350

20-5 标准宇宙学模型 351

一、大爆炸宇宙学的观测、实验基础 351

二、大爆炸宇宙学的理论基础 353

三、宇宙学的标准模型——大爆炸宇宙学 355

四、宇宙膨胀的规律 356

五、大爆炸宇宙学理论模型的疑难 358

习题 359

习题答案 361

附录 369

（一）物理学常用常量 369

（二）矢量分析中的常用关系式 370

（三）国际单位制的有关规定 372

主要参考资料 373