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第八章 热力学基础 1

8.1 状态参量 平衡态 准静态过程 1

8.1.1 气体的状态参量 1

8.1.2 平衡态 4

8.1.3 准静态过程 5

8.2 理想气体的状态方程 6

8.3 热力学第一定律 内能 功 热量 9

8.3.1 热力学第一定律 9

8.3.2 内能 9

8.3.3 功 10

8.3.4 热量和热容量 11

8.4 热力学第一定律的应用 13

8.5 理想气体的绝热过程 18

8.5.1 理想气体的准静态绝热过程 19

8.5.2 非静态绝热过程 20

8.5.3 多方过程 21

8.6.1 循环过程 27

8.6 循环过程和卡诺循环 27

8.6.2 卡诺循环 28

8.7 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理 35

8.7.1 自然过程的方向性 35

8.7.2 热力学第二定律的两种表述 35

8.7.3 热力学第二定律两种表述的等效性 36

8.7.4 可逆和不可逆过程 37

8.7.5 卡诺定理 38

阅读材料（八）电冰箱 空调 温室效应 39

思考题 41

习题 43

第九章 气体分子动理论 48

9.1 麦克斯韦速率分布 48

9.1.1 麦克斯韦速率分布律 49

9.1.2 三个统计速率 51

9.1.3 麦克斯韦速率分布律的实验验证 54

9.2 玻耳兹曼分布 55

9.2.1玻耳兹曼分布律 55

9.2.3 统计规律性与涨落现象 56

9.2.2 重力场中微粒按高度的分布 56

9.3 理想气体的压强 57

9.3.1 理想气体的微观模型 57

9.3.2 平衡状态气体的统计假设（又称分子混沌性假设） 58

9.3.3 理想气体压强公式及其统计意义 58

9.4 温度的微观本质 理想气体状态方程的推证 60

9.4.1 温度的微观解释 60

9.4.2 理想气体状态方程的推证 61

9.5 能量均分定理 理想气体的内能 62

9.5.1 自由度 62

9.5.2 能量均分定理 64

9.5.3 理想气体的内能 65

9.5.4 理想气体的摩尔热容 65

9.6 真实气体 67

9.6.1 真实气体的等温线 67

9.6.2 范德瓦耳斯方程 68

9.7 气体分子的平均自由程和碰撞频率 71

9.8.1 粘滞现象（内磨擦） 74

9.8 气体内的输运过程 74

9.8.2 热传导 76

9.8.3 扩展现象 77

9.8.4 低压下的热传导 78

9.9 热力学第二定律的统计意义和熵的概念 79

9.9.1 热力学第二定律的统计意义 79

9.9.2 熵和熵增加原理 80

9.9.3 熵的热力学表示 85

阅读材料（九）熵和信息、生命及其他 88

思考题 91

习题 93

第十章 振动学基础 97

10.1 简谐振动的描述 97

10.1.1 弹簧振子 97

10.1.2 简谐振动的表达式 98

10.1.3 简谐振动的速度和加速度 98

10.1.4 振动的相位 99

10.1.5 旋转矢量表示法 100

10.2.1 简谐振动的动力学定义 103

10.2 简谐振动的动力学特征 103

10.2.2 简谐振动的实例 106

10.2.3 简谐振动的能量 107

10.3 简谐振动的合成 111

10.3.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 111

10.3.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成 114

10.3.3 相互垂直和简谐振动的合成 115

10.4 阴尼振动 118

10.5 受迫振动 共振 120

10.6 电磁振动荡 122

阅读材料（十）传感器入门 124

思考题 128

习题 129

第十一章 波动学基础 133

11.1 机械波的产生和传播 133

11.1.1 机械波的形成 133

11.1.2 描述波动的物理量 135

11.2.1 波函数的建立 136

11.2 平面简谐的的波函数 136

11.2.2 波函数的物理意义 138

11.3 波动议程与波速 143

11.3.1 物体的弹性形变 143

11.3.2 波动方程 143

11.3.3 波速的决定因素 146

11.4 波的能量 147

11.4.1 平面简谐纵波传播时介质元的能量 147

11.4.2 波的能量密度和能流密度 148

11.4.3 波的吸收 150

11.4.4 球面波 151

11.5 惠更斯原理 152

11.5.1惠更斯原理 152

11.5.2惠更斯原理的应用 153

11.6 波的叠加原理 波的干涉 154

11.6.1 波的叠加原理 155

11.6.2 波的干涉 155

11.7.1 驻波的形成 158

11.7.2 驻波的波函数 158

11.7 驻波 158

11.7.3 半波损失 161

11.7.4 弦线振动的简正模式 162

11.8 多普勒效应 163

11.9 声波 166

11.9.1 声压和声强 166

11.9.2 声强级 166

11.10.1 电磁波及其性质 168

11.10 电磁波 168

11.10.2 电磁波的能量 170

11.10.3 电磁波的产生与传播 171

11.10.4 电磁波谱 173

阅读材料（十一）建筑声学与超声波应用简介 175

思考题 180

习题 182

第十二章 波动光学 185

12.1 光的相干性 185

12.1.1 光源 185

12.1.2 光的干涉现象 187

12.1.3 光程 189

12.2 双缝干涉 191

12.2.1 杨氏双缝干涉 191

12.2.2 菲涅耳双镜 193

12.2.3 洛埃境 193

12.3 薄膜干涉 195

12.3.1 薄膜的等倾干涉 195

12.3.2 薄膜的等厚干涉 199

12.3.3 迈克尔逊干涉仪 203

12.3.4 多层薄膜系统 204

12.4 单缝衍射 207

12.4.1 惠更斯-菲涅耳原理 207

12.4.2 单缝衍射 209

12.5 光栅衍射 213

12.5.1 衍射光栅 213

12.5.2 光栅衍射击的光强分布 214

12.6 光学仪器的分辨本领 218

12.7 X射线衍射 221

12.8.1 偏振光 223

12.8 偏振光与自然光 223

12.8.2 自然光 224

12.9 马吕斯定律 225

12.9.1 偏振片 226

12.9.2 马吕斯定律 227

12.10 反射和折射时光的偏振 229

12.11 双折射现象 231

12.11.1 双折射击的寻常光和非常光 231

12.11.2 光轴和主平面 231

12.11.3 双折射现象的解释 233

12.11.4 偏振棱镜 235

12.12. 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 237

12.12.1 椭圆偏振光和圆偏振光 237

12.12.2 波片 238

12.12.3 偏振光的检验 240

12.13 偏振光的干涉 人为双折射现象 241

12.13.1偏振光的干涉 241

12.13.2人为双折射现象 242

12.14.1 物质的旋光性 244

12.14 旋光现象 244

12.14.2 磁致旋光 245

阅读材料（十二）全息照相 245

思考题 248

习题 250

第十三章 量子物理 256

13.1 黑体辐射和普朗克量子假设 256

13.1.1 黑体辐射 257

13.1.2 普朗克量子假设和普朗克公式 259

13.2 光电效应和爱因斯坦光子理论 262

13.2.1 光电效应 262

13.2.2 爱因斯坦光子理论 265

13.2.3 光的波粒二象性 266

13.3 康普顿效应（康普顿散射） 267

13.4 氢原子光谱和玻尔理论 271

13.4.1 经典原子模型 271

13.4.2 氢原子光谱 272

13.4.3 玻尔氢原子理论 274

13.5 德布罗意假设与电子衍射实验 278

13.5.1 德布罗意假设 278

13.5.2 电子衍射实验 281

13.6 波函数的统计解释 284

13.6.1 关于粒子和波的分析 284

13.6.2 波函数的统计解释 286

13.6.3 态叠加原理 288

13.7 不确定性关系 289

13.8 薛定谔方程 291

13.8.1薛定谔方程的引入 292

13.8.2 定态，不含时间的薛定谔方程 294

13.9 算符与平均值 295

13.9.1 力学量算符 295

13.9.2 平均值 295

13.9.3 本征方程、本征态和本征值 296

13.10 一维定态 296

13.10.1 一维无限深方势阱 296

13.10.2 隧道效应 300

13.10.3 一维线性谐振子，宇称 301

13.11 电子轨道角动量 304

13.11.1 轨道角动量算符 304

13.11.2 L2，L2的共同本征态与本征值 306

13.11.3 空间取向量子化 308

13.12 氢原子定态 309

13.12.1 氢原子的波函数和能级 310

13.12.2 氢原子中电子的几率分布 311

13.13.1 电子自旋 313

13.13 电子的自旋 313

13.13.2 斯特恩-革拉赫实验 315

13.14 激光原理 316

13.14.1 激光的特性 316

13.14.2 粒子数反转 317

13.14.3 光学谐振腔 320

思考题 321

习题 322

14.1.1 原子核的组成 325

14.1 原子核的基本性质 325

第十四章 原子核物理和粒子物理简介 325

14.1.2 核素图 326

14.1.3 原子核的大小和形状 327

14.1.4 核的自旋和磁距 328

14.2 原子核的结合能 329

14.3 核力 331

14.3.1 核力的一般性质 331

14.3.2 核力的介子理论 332

14.4.1 放射性的一般现象 333

14.4 原子核的放射性 333

14.4.2 衰变规律 334

14.4.3 放射性强度 335

14.5 核反应 336

14.5.1 核反应 336

14.5.2 Q方程 337

14.5.3 反应截面 338

14.6.1 重核裂变 339

14.6 原子核的裂变和聚变 339

14.5.4 核反应机制 339

14.6.2 裂变机制 340

14.6.3 裂变能的利用 340

14.6.4 轻核聚变 341

14.7 粒子物理和基本特点 345

14.8 粒子的分类 346

14.8.1 粒子的分类 346

14.8.2 共振态 346

14.9.2 同位旋I和同位旋z分量Iz 350

14.9 守恒定律 350

14.9.1 轻子数和重子数 350

14.9.3 奇异数 351

14.9.4 电荷共轭 351

14.9.5 宇称 352

14.10 夸克（层子）模型 353

14.11 相互作用及其统一性探索 355

14.11.1 相互作用 355

14.11.2 统一性探索 355

思考题 358

习题 359

第十五章 固体物理基础 362

15.1 晶体的结构 362

15.1.1 晶格的周期性 362

15.1.2 简单晶体结构例子 364

15.2 固体能带的形成 366

15.2.1 固体问题的简化及能带 366

15.2.2 能带举例 368

15.3 导体、半导体和绝缘体 369

15.4 约瑟夫森效应 372

15.4.1 正常电子的隧道效应 372

15.4.2 约瑟夫森效应 373

15.4.3 超导量子干涉效应 375

15.5 A-B效应 376

第十六章 非线性物理简介 380

16.1 孤立子 380

16.2.1 分形的概念 383

16.2 分形和分维 383

16.2.2 分维 384

16.2.3 分重分形 386

16.3 逾渗现象 387

16.3.1 逾参与临界现象 387

16.3.2 集团结构 388

16.4 分岔 390

16.4.1 静分岔 390

16.4.2 动分岔 393

16.5.1 混沌现象 394

16.5 混沌 394

16.5.2 走向混沌的演化过程 396

16.5.3 奇怪吸引子 397

16.6 元胞自动机 399

16.6.1 一维例子 400

16.6.2 二维例子 401

附录 书中物理量的符号及单位 403

习题参考答案 406

参考文献 415