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第9章 热力学基础 1

9.1平衡态 态参量 热力学第零定律 1

9.1.1平衡态 态参量 1

9.1.2热力学第零定律 温度 2

9.1.3理想气体状态方程 3

9.2准静态过程 功 热量 5

9.2.1准静态过程 5

9.2.2功 6

9.2.3热量 7

9.3内能 热力学第一定律 7

9.3.1内能 7

9.3.2热力学第一定律 8

9.3.3热容量 8

9.4热力学第一定律的应用 11

9.4.1等体过程 11

9.4.2等压过程 11

9.4.3等温过程 13

9.4.4绝热过程 13

9.5循环过程 卡诺循环 17

9.5.1循环过程 17

9.5.2热机 热机效率 18

9.5.3制冷机 制冷系数 21

9.5.4卡诺循环 22

9.6热力学第二定律 24

9.6.1热力学第二定律 24

9.6.2可逆过程 不可逆过程 26

9.6.3卡诺定理 27

9.7熵 熵增原理 27

9.7.1熵 27

9.7.2熵变的计算 29

9.7.3熵增原理 30

习题九 31

第10章 气体动理论 35

10.1物质的微观模型 统计规律 35

10.1.1物质的微观模型 35

10.1.2统计规律 36

10.2理想气体的压强 38

10.2.1理想气体的微观模型 38

10.2.2理想气体的压强公式 39

10.2.3压强公式的统计意义及微观本质 40

10.3温度的微观解释 41

10.3.1温度公式及微观解释 41

10.3.2方均根速率 42

10.4能量均分定理 理想气体的内能 43

10.4.1自由度 43

10.4.2能量均分定理 45

10.4.3理想气体的内能 45

10.5麦克斯韦速率分布律 48

10.5.1速率分布函数的概念 48

10.5.2麦克斯韦速率分布律 48

10.5.3三种统计速率 49

10.5.4麦克斯韦速率分布律的实验验证 52

10.6气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 52

10.7热力学第二定律的统计意义 55

10.7.1热力学概率 55

10.7.2熵与无序 56

习题十 58

第11章 机械振动 62

11.1简谐振动 62

11.1.1简谐振动的特征 62

11.1.2描述简谐振动的物理量 65

11.2旋转矢量图示法 70

11.3简谐振动的能量 73

11.4一维简谐振动的合成 拍现象 75

11.4.1同方向同频率简谐振动的合成 75

11.4.2同方向不同频率简谐振动的合成拍 77

习题十一 79

第12章 机械波和电磁波 82

12.1机械波的基本特征 82

12.1.1机械波产生的条件 82

12.1.2横波与纵波 82

12.1.3波的几何描述 83

12.1.4描述波动的基本物理量 84

12.2平面简谐波波函数 87

12.2.1平面简谐波波函数 87

12.2.2波函数的物理意义 88

12.3波的能量 能流密度 91

12.3.1波的能量 91

12.3.2平均能流密度矢量 93

12.3.3平面波和球面波的振幅 93

12.4惠更斯原理 波的衍射 95

12.5波的叠加原理 波的干涉 96

12.5.1波的叠加原理 96

12.5.2波的干涉 96

12.6驻波 相位突变 99

12.6.1驻波实验 99

12.6.2驻波方程 100

12.7多普勒效应 104

12.8电磁波的产生及基本性质 108

12.8.1电磁波的产生与传播 109

12.8.2平面电磁波的特性 110

12.8.3电磁波的能量 111

习题十二 112

第13章 波动光学 115

13.1光的电磁理论 115

13.1.1光的微粒学说与波动学说之争 115

13.1.2光的电磁理论 116

13.2光源 光波的叠加 118

13.2.1光源 普通光源的发光机制 118

13.2.2光波的叠加 119

13.2.3从普通光源获得相干光的方法 121

13.3光程 光程差 122

13.3.1光程 122

13.3.2相位差与光程差的关系 123

13.4双缝干涉 126

13.4.1杨氏双缝干涉实验 126

13.4.2洛埃德镜干涉实验 132

13.5薄膜干涉 133

13.5.1等倾干涉 134

13.5.2劈尖干涉 137

13.5.3牛顿环 141

13.6光波的衍射 145

13.6.1光的衍射现象 145

13.6.2惠更斯-菲涅耳原理 147

13.6.3单缝夫琅禾费衍射 148

13.6.4圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 153

13.7光栅衍射及光栅光谱 157

13.7.1光栅衍射 157

13.7.2光栅光谱和光栅的色分辨本领 161

13.7.3干涉和衍射的区别和联系 162

13.8光的偏振 164

13.8.1横波的偏振性 164

13.8.2偏振光的产生与检验 168

习题十三 172

第14章 狭义相对论基础 177

14.1经典力学的基本原理 伽利略变换 177

14.1.1经典力学的相对性原理 178

14.1.2伽利略变换 178

14.1.3经典力学的时空观 179

14.1.4迈克耳孙—莫雷实验 180

14.2狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换 182

14.2.1狭义相对论的基本原理 182

14.2.2洛仑兹坐标变换 183

14.2.3洛仑兹速度变换 185

14.3狭义相对论的时空观 187

14.3.1同时性的相对性 187

14.3.2运动方向长度的收缩效应——空间度量的相对性 189

14.3.3运动的时间膨胀——时间度量的相对性 190

14.3.4因果关系的绝对性 192

14.4相对论的动力学基础 193

14.4.1相对论的质量、动量和动力学基本方程 193

14.4.2相对论中的质量能量关系 195

14.4.3质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 196

14.4.4相对论的动量、能量关系 200

习题十四 200

第15章 量子物理基础 203

15.1量子概念的诞生 204

15.1.1黑体辐射 204

15.1.2黑体辐射的实验规律 205

15.1.3能量子假说 207

15.2光的波粒二象性 208

15.2.1光电效应 209

15.2.2康普顿效应 214

15.3实物粒子的波粒二象性 218

15.3.1德布罗意物质波假设 218

15.3.2德布罗意物质波的实验验证 218

15.4不确定关系 221

15.5波函数 薛定谔方程 222

15.5.1实物粒子的波函数 223

15.5.2薛定谔方程 223

15.6一维无限深势阱和势垒 227

15.6.1一维无限深势阱 227

15.6.2一维势垒 230

15.6.3扫描隧道显微镜 232

15.7氢原子的量子力学简介 234

15.7.1氢原子的光谱规律 234

15.7.2氢原子的薛定谔方程 235

15.7.3氢原子中电子的概率分布 237

15.8多电子原子中电子的分布 238

15.8.1电子自旋 238

15.8.2四个量子数 239

15.8.3原子的壳层结构 239

15.8.4能量最低原理 240

15.8.5泡利不相容原理 241

习题十五 241

参考答案 245

参考文献 253