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第7章 气体动理论 1

7.1 平衡态 温度和理想气体物态方程 1

7.1.1 热力学系统 平衡态 态参量 1

7.1.2 温度 热力学第零定律 温标 3

7.1.3 理想气体物态方程 4

7.2 理想气体压强 温度的微观意义 5

7.2.1 理想气体的微观模型 5

7.2.2 理想气体的压强 6

7.2.3 温度的微观意义 8

7.3 能量均分定理 理想气体的内能 9

7.3.1 自由度 9

7.3.2 能量均分定理 11

7.3.3 理想气体的内能 12

7.4 麦克斯韦速率分布律 13

7.4.1 速率分布函数 13

7.4.2 麦克斯韦速率分布律 14

7.4.3 三种统计速率 15

7.5 气体的输运现象 分子的碰撞 19

7.5.1 分子的平均碰撞频率 20

7.5.2 平均自由程 20

7.5.3 黏滞现象 21

7.5.4 热传导现象 22

7.5.5 扩散现象 23

提要 25

思考题 26

习题 27

第8章 热力学基础 29

8.1 热力学第一定律 29

8.1.1 准静态过程 29

8.1.2 功 热量 内能 31

8.1.3 热力学第一定律 34

8.1.4 摩尔热容 35

8.2 理想气体的几个特殊过程 36

8.2.1 等容过程——气体的摩尔定容热容 36

8.2.2 等压过程——气体的摩尔定压热容 38

8.2.3 等温过程 39

8.2.4 绝热过程 42

8.2.5 多方过程 45

8.3 循环过程 卡诺循环 48

8.3.1 循环过程 48

8.3.2 热机 制冷机与热泵 49

8.3.3 卡诺循环 52

8.4 热力学第二定律 57

8.4.1 自然过程的方向 57

8.4.2 可逆过程和不可逆过程 58

8.4.3 热力学第二定律的两种主要表述 58

8.4.4 开尔文表述与克劳修斯表述的等效性 59

8.5 卡诺定理 60

8.5.1 卡诺定理 60

8.5.2 卡诺定理的证明 61

8.6 熵与熵增加原理 62

8.6.1 克劳修斯等式 62

8.6.2 熵 63

8.6.3 克劳修斯不等式 64

8.6.4 熵增加原理 65

8.7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 65

8.7.1 几个重要概念 65

8.7.2 热力学第二定律的本质 67

8.7.3 熵的统计意义 68

8.7.4 熵变的计算 68

提要 70

思考题 71

习题 73

第9章 振动和波 78

9.1 简谐运动 78

9.1.1 简谐运动的特征 78

9.1.2 简谐运动的特征物理量 81

9.1.3 简谐运动的旋转矢量表示法 82

9.1.4 几种常见的简谐运动 86

9.1.5 简谐运动的能量 88

9.2 阻尼振动 受迫振动 共振 90

9.2.1 阻尼振动 90

9.2.2 受迫振动 92

9.2.3 共振 93

9.3 振动的合成 93

9.3.1 两个同方向同频率简谐运动的合成 94

9.3.2 两个同方向不同频率简谐运动的合成 95

9.3.3 两个同频率相互垂直简谐运动的合成 97

9.4 简谐波 99

9.4.1 机械波的产生 99

9.4.2 简谐波的波函数 103

9.4.3 简谐波的能量 107

9.5 波的叠加 驻波 110

9.5.1 惠更斯原理 110

9.5.2 波的干涉 111

9.5.3 驻波 115

9.6 声波 119

9.6.1 声波 119

9.6.2 超声波 119

9.6.3 次声波 121

提要 121

思考题 122

习题 124

第10章 波动光学 128

10.1 光的干涉 129

10.1.1 光源 129

10.1.2 相干光 129

10.1.3 获得相干光的方法 129

10.1.4 光程 光程差 130

10.2 杨氏双缝干涉 132

10.2.1 杨氏双缝干涉实验 133

10.2.2 光波的空间相干性 135

10.2.3 劳埃德镜 136

10.3 薄膜干涉 137

10.3.1 薄膜干涉 137

10.3.2 劈尖 牛顿环 141

10.3.3 迈克耳孙干涉仪 148

10.4 光的衍射 151

10.4.1 光的衍射现象 151

10.4.2 惠更斯-菲涅耳原理 152

10.4.3 衍射的分类 154

10.5 夫琅禾费衍射 154

10.5.1 单缝衍射 154

10.5.2 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 159

10.6 光栅衍射 161

10.6.1 衍射光栅 162

10.6.2 光栅方程 163

10.6.3 谱线的缺级 165

10.6.4 衍射光谱 167

10.7 光的偏振 168

10.7.1 自然光与偏振光 168

10.7.2 偏振光的应用 170

10.8 马吕斯定律 170

10.8.1 起偏和检偏 170

10.8.2 马吕斯定律 171

10.9 反射光和折射光的偏振 172

10.9.1 反射起偏 173

10.9.2 布儒斯特定律 173

10.9.3 透射起偏 174

10.10 双折射 175

10.10.1 o光和e光 175

10.10.2 人工双折射 176

提要 177

思考题 180

习题 182

第11章 量子物理基础 186

11.1 热辐射 普朗克能量子假说 187

11.1.1 热辐射现象 187

11.1.2 研究热辐射的理想模型——黑体 188

11.1.3 黑体辐射的实验定律 188

11.1.4 经典物理学遇到的困难 190

11.1.5 普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 191

11.2 光电效应 康普顿效应 192

11.2.1 光电效应 192

11.2.2 康普顿效应 197

11.2.3 光电效应与康普顿效应的关系 202

11.3 物质的本性 202

11.3.1 光的波粒二象性 202

11.3.2 德布罗意波 203

11.3.3 德布罗意假设的实验证明 205

11.4 玻尔的氢原子理论 207

11.4.1 玻尔氢原子理论思想的来源 207

11.4.2 玻尔的氢原子理论 210

11.5 薛定谔方程 213

11.5.1 不确定关系 213

11.5.2 波函数及其统计解释 216

11.5.3 薛定谔方程 217

11.6 薛定谔方程的应用举例 220

11.6.1 一维无限深势阱 221

11.6.2 一维方势垒 隧道效应 223

11.6.3 量子力学中的原子结构问题 224

11.7 激光原理 227

11.7.1 激光产生的物理基础 227

11.7.2 激光器 230

11.7.3 激光束的特性和应用 231

提要 233

思考题 236

习题 238

第12章 狭义相对论简介 241

12.1 经典力学的时空观 241

12.1.1 伽利略变换 经典力学相对性原理 241

12.1.2 经典力学的时空观 242

12.2 迈克耳孙-莫雷实验 243

12.2.1 寻找以太的努力 243

12.2.2 迈克耳孙-莫雷实验 243

12.3 狭义相对论的基本原理 245

12.4 狭义相对论的时空观 246

12.4.1 必须修改经典力学的时空观 246

12.4.2 同时的相对性 247

12.4.3 长度的相对性 249

12.5 洛伦兹变换 250

12.5.1 洛伦兹坐标变换 250

12.5.2 洛伦兹速度变换 251

12.6 支持洛伦兹变换的实验 252

12.6.1 地球上的μ子流 252

12.6.2 π介子的寿命 252

12.6.3 斯坦辐直线加速器中的电子 252

12.6.4 双胞胎效应 252

12.7 狭义相对论的动量和能量 253

12.7.1 动量与速度的关系 253

12.7.2 狭义相对论力学的基本方程 254

12.7.3 质量与能量的关系 254

12.7.4 动量与能量的关系 255

提要 257

思考题 257

习题 258

附录 数学基础 259

习题参考答案 266

参考文献 272