大学基础物理 第3册PDF电子书下载

第20章 几何光学 1

20.1 几何光学的基本规律 1

20.1.1 几何光学的基本规律 2

20.1.2 费马原理 2

20.2 成像的基本概念 3

20.2.1 物的概念 4

20.2.2 像的概念 4

20.2.3 物像之间的等光程性 5

20.3 球面折射 5

20.3.1 单球面折射 5

20.3.2 共轴球面系统 8

20.4 透镜 9

20.4.1 薄透镜 9

20.4.2 薄透镜的组合 12

20.4.3 厚透镜 13

20.4.4 柱面透镜 15

20.4.5 透镜的像差 15

20.5 眼睛的光学系统 17

20.5.1 眼睛的光学结构 17

20.5.2 眼睛的调节 18

20.5.3 眼睛的屈光不正及其矫正 18

20.6 常用光学仪器 21

20.6.1 放大镜 21

20.6.2 普通光学显微镜 22

20.6.3 望远镜 24

20.6.4 纤维光束内窥镜 24

思考题 25

习题 26

思考与探索 28

第21章 光的干涉 29

21.1 光的波动学说及光的相干性 29

21.1.1 光的波动学说 29

21.1.2 普通光源发光的微观机制 30

21.1.3 光波的叠加及其相干性 31

21.1.4 相干光的获得 33

21.2 波阵面分割法产生的光的干涉 33

21.2.1 杨氏双缝干涉实验 33

21.2.2 菲涅耳双面镜实验 37

21.2.3 劳埃德镜实验 37

21.2.4 光程 光程差 相位差 38

21.2.5 透镜不产生附加光程差 40

21.3 振幅分割法产生的光的干涉 41

21.3.1 薄膜干涉概述 41

21.3.2 等倾干涉 42

21.3.3 等厚干涉 43

21.3.4 等厚干涉的应用 45

21.4 迈克耳孙干涉仪 49

21.4.1 仪器结构和原理 49

21.4.2 迈克耳孙干涉仪的应用 50

21.5 光波的空间相干性和时间相干性 51

21.5.1 干涉条纹的可见度 51

21.5.2 光波的空间相干性 52

21.5.3 光波的时间相干性 54

思考题 55

习题 56

思考与探索 58

第22章 光的衍射 59

22.1 惠更斯-菲涅耳原理 59

22.1.1 光的衍射现象 59

22.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 60

22.1.3 衍射的分类 61

22.2 单缝衍射 62

22.2.1 衍射装置与衍射图样的特点 62

22.2.2 单缝衍射的明暗条纹位置 63

22.2.3 明条纹的角宽度和线宽度 64

22.2.4 衍射图样的光强分布 67

22.2.5 用积分法计算单缝衍射的光强分布 69

22.3 圆孔衍射 70

22.3.1 衍射装置和衍射图样特点 70

22.3.2 成像仪器的分辨本领 71

22.3.3 用积分法计算圆孔衍射的光强分布 75

22.4 光栅衍射 77

22.4.1 光栅的结构及其衍射图样 77

22.4.2 光栅衍射的光强分布 78

22.4.3 光栅方程 80

22.4.4 暗条纹和次极大的位置 80

22.4.5 主极大的半角宽度 81

22.4.6 缺级现象 81

22.4.7 光栅光谱 83

22.4.8 光栅的角色散和分辨本领 84

22.5 晶体对X射线的衍射 85

22.5.1 X射线的发生装置 85

22.5.2 劳厄实验 86

22.5.3 布拉格公式 86

思考题 88

习题 88

思考与探索 90

第23章 光的偏振 91

23.1 自然光与偏振光 91

23.1.1 横波的偏振性 91

23.1.2 偏振光与自然光 92

23.2 起偏和检偏 马吕斯定律 93

23.2.1 偏振片 93

23.2.2 起偏和检偏 94

23.2.3 马吕斯定律 95

23.3 反射光和折射光的偏振性 96

23.3.1 反射光的偏振性 96

23.3.2 折射光的偏振性 98

23.4 双折射 99

23.4.1 双折射现象 99

23.4.2 双折射晶体 光轴 主截面 100

23.4.3 光在单轴晶体中的传播 101

23.4.4 偏振棱镜 104

23.5 椭圆偏振光和圆偏振光 105

23.5.1 波片——相位推迟片 105

23.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获得 106

23.5.3 圆偏振光和椭圆偏振光的检验 107

23.6 偏振光的干涉 109

23.6.1 偏振光的干涉装置 109

23.6.2 光矢量的分解与合成 109

23.6.3 合振幅与光强 110

23.7 人为双折射和旋光现象 111

23.7.1 光弹效应 111

23.7.2 电光效应 112

23.7.3 旋光现象 113

思考题 116

习题 116

思考与探索 119

第24章 狭义相对论 120

24.1 牛顿力学的相对性原理 120

24.1.1 牛顿的绝对时空观 120

24.1.2 牛顿力学的相对性原理 123

24.1.3 电磁学与牛顿力学的相对性原理 124

24.2 实验基础和基本假设 125

24.2.1 寻找以太的尝试——迈克耳孙-莫雷实验 125

24.2.2 修改麦克斯韦电磁理论的尝试——发射理论 129

24.2.3 狭义相对论的基本假设 130

24.3 洛伦兹变换 131

24.3.1 洛伦兹变换 131

24.3.2 对洛伦兹变换式的讨论 133

24.4 相对论时空观 134

24.4.1 时序的相对性和因果律 134

24.4.2 时间膨胀 138

24.4.3 长度收缩 139

24.4.4 洛伦兹速度变换 141

24.5 相对论动力学 142

24.5.1 质速关系 142

24.5.2 质能关系 145

24.5.3 能量与动量的三角关系 148

24.6 电磁场的相对性 149

24.6.1 相对论动量和能量的变换式 149

24.6.2 相对论力的变换式 151

24.6.3 电磁场的相对论变换式 152

思考题 153

习题 154

思考与探索 156

第25章 初期量子论 157

25.1 黑体辐射与普朗克量子假设 157

25.1.1 热辐射 黑体 157

25.1.2 基尔霍夫热辐射定律 159

25.1.3 黑体的辐射定律 159

25.1.4 普朗克量子假设 161

25.2 光电效应与爱因斯坦光量子论 165

25.2.1 光电效应 165

25.2.2 康普顿效应 168

25.2.3 电子对效应 171

25.3 玻尔的氢原子量子论 172

25.3.1 原子的有核模型 172

25.3.2 氢原子光谱的实验规律 174

25.3.3 玻尔的原子理论 175

25.3.4 玻尔原子理论的应用 176

25.4 弗兰克-赫兹实验 179

25.4.1 实验装置与原理 179

25.4.2 实验结果 180

25.4.3 分析与讨论 180

25.5 对玻尔原子理论的评价 181

思考题 182

习题 182

思考与探索 184

第26章 量子力学基础 185

26.1 德布罗意假设 185

26.1.1 德布罗意假设 186

26.1.2 德布罗意假设对玻尔轨道量子化条件的解释 187

26.1.3 德布罗意假设的实验验证 187

26.2 不确定关系 189

26.2.1 坐标和动量 189

26.2.2 能量和时间 191

26.3 波函数 192

26.3.1 波函数的引入 192

26.3.2 波函数的物理意义 193

26.3.3 波函数的标准条件 194

26.4 薛定谔方程 194

26.4.1 薛定谔方程 195

26.4.2 定态及定态薛定谔方程 197

26.4.3 一维无限深方势阱 198

26.4.4 一维谐振子 200

26.4.5 一维势垒 扫描隧道显微镜（STM） 202

26.5 力学量算符 207

26.5.1 算符 207

26.5.2 算符的一般性质 207

26.5.3 量子力学中常用的几类算符 209

26.5.4 本征值方程和力学量的算符表示 210

26.5.5 角动量算符的本征值和本征函数 213

26.6 量子力学的基本原理 216

思考题 218

习题 218

思考与探索 220

第27章 原子 221

27.1 氢原子 221

27.1.1 氢原子的定态薛定谔方程 221

27.1.2 电子概率密度分布 224

27.2 电子自旋 227

27.2.1 简单塞曼效应 227

27.2.2 电子自旋 230

27.2.3 斯特恩-格拉赫实验 231

27.3 碱金属原子 233

27.3.1 碱金属原子的光谱实验规律 234

27.3.2 碱金属原子束缚定态的能级 236

27.3.3 碱金属原子光谱的精细结构 237

27.4 多电子原子的壳层结构 241

27.4.1 独立电子近似 241

27.4.2 原子的壳层结构和电子组态 243

27.4.3 电子壳层分布规则 243

27.5 激光 245

27.5.1 激光器的基本结构 246

27.5.2 受激吸收 自发辐射 受激辐射 246

27.5.3 粒子数布居反转 248

27.5.4 工作物质 249

27.5.5 光学谐振腔 250

思考题 251

习题 251

思考与探索 252

第28章 分子与固体 253

28.1 双原子分子 253

28.1.1 氢分子 253

28.1.2 分子转动能级 255

28.1.3 分子振动能级 256

28.1.4 分子光谱特征 257

28.2 固体的能带 259

28.2.1 固体能带的形成 259

28.2.2 能带中的电子行为 262

28.3 导体 绝缘体 半导体 264

28.3.1 导体 264

28.3.2 绝缘体 265

28.3.3 半导体 265

28.4 pn结 半导体器件 266

28.4.1 杂质半导体 266

28.4.2 pn结 270

28.4.3 半导体器件 272

思考题 273

习题 273

思考与探索 274

第29章 核物理与粒子物理 275

29.1 原子核的组成和一般性质 275

29.1.1 原子核的组成 275

29.1.2 原子核的自旋和磁矩 276

29.1.3 原子核的结合能 277

29.1.4 核力的主要性质 278

29.1.5 核结构模型 279

29.2 核的放射性衰变 279

29.2.1 放射性的基本特征 280

29.2.2 核衰变的类型 280

29.2.3 放射性衰变规律 283

29.3 原子核反应 286

29.3.1 反应能 287

29.3.2 核反应机制 288

29.4 原子核的裂变与聚变 289

29.4.1 原子核的裂变 289

29.4.2 原子核聚变 291

29.5 粒子物理简介 292

29.5.1 粒子的分类 292

29.5.2 粒子的性质 293

29.5.3 粒子间的相互作用 293

29.6 强子结构的夸克模型 295

29.6.1 夸克模型 295

29.6.2 夸克的“色”及色相互作用 296

思考题 298

习题 299

第30章 天体物理与宇宙学 301

30.1 牛顿万有引力理论的新版本——广义相对论基础 301

30.1.1 开普勒的行星运动定律 301

30.1.2 牛顿的万有引力定律 303

30.1.3 水星之谜 304

30.1.4 广义相对论的两条基本原理 305

30.1.5 广义相对论中的时空观 307

30.1.6 广义相对论的实验验证 310

30.2 天体物理简介 312

30.2.1 天体系统的空间层次 313

30.2.2 恒星演化 316

30.3 宇宙学简介 320

30.3.1 宇宙的均匀性 321

30.3.2 宇宙各向同性的膨胀 322

30.3.3 宇宙大爆炸理论 324

30.3.4 宇宙的密度与暗物质 328

30.3.5 “热寂说”的终结 329

30.3.6 结束语 331

第31章 现代科学与高新技术物理基础（3） 332

31.1 全息照相 332

31.1.1 全息照相的基本原理 332

31.1.2 全息照片的拍摄要求和特点 335

31.1.3 全息照相的应用 336

31.2 超导宏观量子效应 336

31.2.1 超导态的重要特征 336

31.2.2 BCS理论 339

31.2.3 超导宏观量子效应 341

31.2.4 高临界温度超导体研究的进展 343

31.3 量子霍尔效应 343

习题参考答案 345