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第一编 狭义相对论 1

第1单元 狭义相对论基本原理的提出 1

学习指南 1

目的要求 2

本单元有关概念、原理总表 3

1.1 狭义相对论前言 4

1.2 单元引言 5

1.3 经典时空观念和伽利略相对性原理 6

1.4 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 14

1.5 狭义相对论基本原理 23

小结 37

作业题 39

练习题解答 41

作业题答案和提示 43

第2单元 相对论时空观 45

学习指南 45

目的要求 45

本单元有关概念、原理总表 46

2.2 相对论速度变换法则 47

2.1 单元引言 47

2.3 同时的相对性 55

2.4 相对论长度收缩 58

2.5 相对论时钟延缓 63

2.6 时序和因果律 73

小结 81

作业题 84

练习题解答 89

作业题答案和提示 93

目的要求 96

第3单元 相对论力学 96

学习指南 96

本单元有关概念、原理总表 97

3.1 单元引言 98

3.2 相对论力学的建立 98

3.3 相对论动力学基本方程及其经典极限 109

3.4 相对论动能定理相对论质能关系 114

3.5 相对论动量与能量关系相对 118

论能量动量守恒定律 118

小结 126

作业题 129

练习题解答 131

作业题答案和提示 133

第二编 原子物理和量子力学初步 137

第4单元 旧量子论 137

4.1 氢原子光谱规律 138

4.2 黑体辐射和普朗克量子理论 140

4.3 爱因斯坦的光子理论 143

4.4 玻尔氢原子理论 144

4.5 夫兰克－赫兹实验和原子能级的证实 146

4.6 威耳孙－索末菲量子化通则 147

第5单元 量子力学的基本概念 150

5.1 从光的波粒二象性到德布罗意物质波假说 150

5.2 波函数及其统计诠释 153

5.3 量子态的普遍迭加原理 157

5.4 力学量的平均值和算符表示 160

5.5 海森伯不确定关系 164

第6单元 薛定谔方程及其对一维问题的应用 167

6.1 薜定谔方程 167

6.2 一维无限深势阱 169

6.3 线性谐振子 175

第7单元 力学量的算符表示 178

7.1 力学量算符的性质 178

7.2 力学量的本征值和本征态 181

7.3 动量算符的本征值和本征态 186

7.4 能量本征方程定态特征 187

7.5 轨道角动量算符的本征值和本征态 187

7.6 对易关系和同时测量 189

7.7 力学量与哈密顿算符的对易关系守恒量 190

8.1 氢原子的定态解三个量子数 195

第8单元 氢原子 195

8.2 氢原子核外电子的几率分布 202

8.3 电流和磁矩 204

8.4 类氢离子的光谱规律及其量子力学解释 206

第9单元 定态微扰论 209

9.1 氦原子的波动方程及其零级近似解 209

9.2 非简并定态一级微扰论 211

9.3 计算氦原子基态能量 214

9.4 碱金属原子光谱规律和能级 215

9.5 碱金属原子光谱规律的解释 217

10.1 碱金属原子光谱的精细结构 222

第10单 元电子自旋 222

10.2 电子自旋假说及其实验验证 223

10.3 电子自旋的量子力学处理 223

10.4 角动量相加矢量模型 230

10.5 自旋与轨道相互作用光谱精细结构的解释 231

第11单元 多电子原子 236

11.1 氦及碱土金属光谱规律和原子能级 236

11.2 两个价电子的电子组态和原子态 237

11.3 多电子的原子态 240

11.4 多电子原子光谱的一般规律 242

11.5 原子的壳层结构元素周期表 243

11.6 x射线谱简介 245

第12单元 磁场中的原子塞曼效应 248

12.1 原子的磁矩 248

12.2 在外磁场中原子能级的分裂 248

12.3 斯特恩－盖拉赫实验的解释 250

12.4 塞曼效应 251

第13单元 多电子原子（续） 254

13.1 全同粒子系波函数的对称性 254

13.2 两个电子的自旋波函数 255

13.3 正氦和仲氦氦原子激发态的能量 256

第14单元 原子核的性质（一） 259

14.1 原子核的基本性质 259

第三编 原子核物理简介 259

14.2 原子核的放射衰变 266

第15单元 原子核的性质（二） 271

15.1 核力简介 272

15.2 射线和物质的相互作用 274

15.3 放射性的应用 276

15.4 原子核结构模型简介 276

16.1 原子核反应 280

第16单元 原子核反应 280

16.2 原子核反应的各种机制 282

16.3 原子核的裂变和原子能 284

16.4 原子核的聚变 285

第四编 基本粒子物理简介 287

第17单元 基本粒子的性质守恒定律和对称原理 287

17.1 基本粒子和基本相互作用 287

17.2 基本粒子发现简史 289

17.3 守恒定律和对称原理 293

18.1 共振态 296

第18单元 强子分类和层子模型 296

18.2 强子分类和层子模型 297

18.3 新粒子 301

18.4 基本相互作用理论浅说 303

第五编 固体物理简介 305

第19单元 晶体几何晶体的结合 305

学习指南 305

本单元有关概念、原理总表 306

基本要求 307

19.1 固体物理前言 308

19.2 晶体内部结构的周期性 310

19.3 晶向、晶面和它们的标志倒格子 325

19.4 晶体的对称性晶系 329

19.5 晶体结合力的普遍性质 341

19.6 晶体的基本结合形式 347

19.7 晶体的结合与原子结构的关系 352

19.8 离子晶体的结合能与马德隆常数 355

19.9 密堆积 358

小结 360

练习题解答 361

学习指南 365

基本要求 365

本单元有关概念、原理总表 365

第20单元 晶格振动和晶体的热学性质 365

20.1 单元引言 366

20.2 晶格振动格波 367

20.3 声子晶体的热容量 383

20.4 爱因斯坦和德拜模型 387

20.5 简正振动非简谐效应 392

本单元有关概念、原理总表 397

21.1 单元引言 397

第21单元 能带论基础 397

基本要求 397

学习指南 397

21.2 金属中的自由电子模型 401

21.3 布洛赫定理 405

21.4 克龙尼克－潘纳模型 410

21.5 能带的计算方法 419

21.6 导体、半导体和绝缘体的能带结构 423