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第3篇 热学 3

第9章 气体动理论 3

9.1 平衡状态 理想气体状态方程 3

9.1.1 宏观描述与微观描述 3

9.1.2 理想气体状态方程 5

9.2 理想气体的压强公式与温度公式 6

9.2.1 理想气体分子模型与压强公式 6

9.2.2 气体分子的平均平动动能与温度的关系 10

9.3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 11

9.3.1 自由度 11

9.3.2 气体分子的自由度 12

9.3.3 能量均分定理 12

9.3.4 理想气体的内能 14

9.4 麦克斯韦速率分布律 15

9.4.1 麦克斯韦分子速率分布定律 15

9.4.2 气体分子速率的三种统计平均值 17

9.5 分子数按能量分布的统计规律 19

9.5.1 玻耳兹曼能量分布律 19

9.5.2 重力场中微粒按高度的分布 21

9.6 分子碰撞和平均自由程 22

9.6.1 分子的平均碰撞频率 22

9.6.2 分子的平均自由程 22

本章要点 23

习题9 24

第10章 热力学基础 27

10.1 体积功 热量 内能 27

10.1.1 体积功 27

10.1.2 热量 28

10.1.3 内能 28

10.2 热力学第一定律及其应用 29

10.2.1 热力学第一定律 29

10.2.2 热力学第一定律的过程应用 29

10.3 循环过程与循环效率 34

10.3.1 循环过程 34

10.3.2 正循环、热机效率 34

10.3.3 逆循环、制冷系数 35

10.4 卡诺循环与卡诺定理 38

10.4.1 卡诺循环 38

10.4.2 卡诺定理 39

10.5 热力学第二定律 40

10.5.1 自发过程的方向性 40

10.5.2 热力学第二定律的两种表述 41

10.5.3 热力学第二定律的统计意义 41

10.6 熵与熵增原理 43

10.6.1 玻耳兹曼公式 43

10.6.2 熵增原理 43

10.6.3 克劳修斯熵公式 44

阅读材料8 热力学第三定律 44

本章要点 47

习题10 48

第4篇 振动与波 55

第11章 机械振动 55

11.1 简谐振动的基本概念和规律 55

11.1.1 简谐振动的动力学方程及其解——运动方程 55

11.1.2 描述简谐振动的特征量 57

11.2 旋转矢量 60

11.3 简谐振动的能量 62

11.4 阻尼振动 受迫振动和共振 63

11.4.1 阻尼振动 63

11.4.2 受迫振动 64

11.5 简谐振动的合成 65

11.5.1 同方向、同频率简谐振动的合成 66

11.5.2 同方向、不同频率简谐振动的合成拍 67

11.5.3 相互垂直的同频率简谐振动的合成 68

阅读材料9 非线性振动简介 69

本章要点 70

习题11 72

第12章 机械波 74

12.1 机械波的产生及其特征量 74

12.1.1 机械波形成的条件 74

12.1.2 描述波动的特征量 75

12.1.3 波动的几何描述 76

12.2 平面简谐波 77

12.3 波的能量和能流 80

12.3.1 波的能量 80

12.3.2 波的能流 82

12.3.3 波的振幅 82

12.4 波的传播 83

12.4.1 惠更斯原理 83

12.4.2 波的反射与折射 83

12.4.3 波的衍射 84

12.5 波的叠加 驻波 85

12.5.1 波的叠加原理 85

12.5.2 波的干涉 85

12.5.3 驻波 87

12.5.4 半波损失 89

12.6 多普勒效应 89

阅读材料10 声波 声强级 91

本章要点 93

习题12 94

第5篇 波动光学 99

第13章 波动光学 99

13.1 光的干涉 99

13.1.1 光波、光的相干性 99

13.1.2 双缝干涉 101

13.1.3 光程和光程差 103

13.1.4 薄膜干涉 105

13.1.5 迈克耳孙干涉仪 111

13.2 光的衍射 112

13.2.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 112

13.2.2 夫琅禾费单缝衍射 112

13.2.3 光学仪器的分辨本领 116

13.2.4 衍射光栅 118

13.2.5 X射线衍射 121

13.3 光的偏振 121

13.3.1 自然光 偏振光 121

13.3.2 偏振片 起偏和检偏 122

13.3.3 马吕斯定律 123

13.3.4 反射和折射时光的偏振 124

13.3.5 双折射 125

13.3.6 偏振理论在各方面的应用 128

阅读材料11 3D电影 128

本章要点 129

习题13 131

第6篇 量子物理基础 139

第14章 量子力学的诞生 139

14.1 经典物理学的困境 139

14.1.1 黑体辐射问题 139

14.1.2 光电效应 142

14.1.3 原子光谱及其规律 144

14.2 普朗克-爱因斯坦的光量子论 146

14.2.1 普朗克量子假设 146

14.2.2 爱因斯坦方程 146

14.2.3 光的波粒二象性 148

14.2.4 康普顿散射 149

14.3 玻尔的量子理论 152

14.3.1 玻尔的量子理论简介 152

14.3.2 弗兰克-赫兹实验 155

14.4 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 157

14.4.1 德布罗意假设 157

14.4.2 电子衍射实验 159

本章要点 161

习题14 162

第15章 量子力学基础 165

15.1 波函数和薛定谔方程 165

15.1.1 物质的粒子波动性 165

15.1.2 概率波 多粒子体系的波函数 165

15.1.3 自由粒子的一维波函数 166

15.1.4 不确定关系 167

15.1.5 薛定谔方程 169

15.2 定态问题求解 171

15.2.1 定态薛定谔方程 171

15.2.2 无限深势阱 172

15.2.3 势垒中的粒子 175

15.3 粒子在电磁场中的运动 177

15.3.1 电磁场中带电粒子的薛定谔方程 177

15.3.2 正常塞曼效应 177

15.3.3 朗道能级 178

15.4 自旋角动量 179

15.4.1 氢原子中电子的运动 179

15.4.2 电子的自旋 第四个量子数 183

15.4.3 原子的壳层结构 184

本章要点 190

习题15 192

第7篇 专题选读 195

专题Ⅰ 激光技术 195

Ⅰ.1 激光器概述 195

Ⅰ.2 激光器的工作原理 197

Ⅰ.3 激光器的应用领域 201

专题Ⅱ 光纤 光纤通信 205

专题Ⅲ 半导体 211

Ⅲ.1 半导体概述 211

Ⅲ.2 半导体的基本概念 213

Ⅲ.3 半导体技术的未来 219

专题Ⅳ 超导电性 221

Ⅳ.1 超导的发现及其电磁特性 221

Ⅳ.2 超导体的微观理论 225

Ⅳ.3 超导的应用 229

专题Ⅴ 新材料技术 232

Ⅴ.1 纳米材料技术 233

Ⅴ.2 液晶 237

附录 240

附录A 量纲 240

附录B 国际单位制（SI）的基本单位和辅助单位 241

附录C 希腊字母 241

附录D 物理量的名称、符号和单位（SI） 242

附录E 基本物理常数表（2006年国际推荐值） 245

附录F 常用数学公式 245

习题答案 248

索引 252

参考文献 259