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第四篇 振动和波动 3

第十二章 振动学基础 3

12-1 简谐振动的描述 3

1.弹簧振子 3

2.谐振动的振幅 周期 频率 相位 6

3.简谐振动的旋转矢量表示法 10

12-2 简谐振动的动力学方程 16

12-3 简谐振动的能量 21

12-4 简谐振动的合成 24

1.在同一直线上的同频率的简谐振动的合成 24

2.在同一直线上的不同频率的简谐振动的合成 28

3.相互垂直的简谐振动的合成 30

12-5 阻尼振动 受迫振动 共振 34

1.阻尼振动 34

2.受迫振动 37

3.共振 38

12-6 谐振分析 40

选读材料 什么是“混沌”？ 42

思考题 47

习题 50

第十三章 波动学基础 54

13-1 波动的基本概念 54

1.机械波的产生和传播 54

2.波面和波线 57

3.波的周期性和波速 58

13-2 平面简谐波 61

1.平面简谐波的波动方程 61

2.波动方程的一般形式 67

13-3 波的能量和能流 68

1.波的能量 68

2.能流和能流密度 71

13-4 惠更斯原理 73

2.波的干涉 76

1.波的叠加原理 76

13-5 波的干涉 驻波 76

3.驻波 79

13-6 声波 超声波 86

1.声压 86

2.声强和声强级 87

3.超声波 88

4.次声波 89

13-7 多普勒效应 89

选读材料 孤波 95

思考题 97

习题 104

第五篇 波动光学 111

第十四章 光的干涉 111

14-1 光源 光波的叠加 111

1.光源 112

2.光波的叠加 113

14-2 光程和光程差 114

14-3 双缝干涉实验 空间相干性 117

1.获得相干光的方法 117

2.杨氏双缝干涉实验 118

3.双缝型的其他干涉装置 123

4.空间相干性 125

14-4 薄膜干涉 127

1.薄膜干涉的一般概念 127

2.增透膜与高反射膜 129

3.劈尖的干涉 131

4.牛顿环 135

14-5 迈克耳逊干涉仪 时间相干性 139

1.迈克耳逊干涉仪 139

2.时间相干性 141

思考题 143

习题 147

1.光的衍射现象 152

第十五章 光的衍射 152

15-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 152

2.惠更斯-菲涅耳原理 154

15-2 单缝的夫琅和费衍射 155

15-3 光栅衍射 164

1.光栅 164

2.光栅衍射 165

3.光栅光谱 170

4.光栅的分辨本领 173

15-4 光学成像仪器的分辨率 179

选读材料Ⅰ 全息照相 182

选读材料Ⅱ 光纤通信 190

思考题 199

习题 203

第十六章 光的偏振 206

16-1 自然光与偏振光 206

1.自然光 线偏振光 部分偏振光 206

1.起偏和检偏 209

2.椭圆偏振光和圆偏振光 209

16-2 起偏和检偏 反射和折射时光的偏振 209

2.马吕斯定律 211

3.布儒斯特定律 反射和折射时光的偏振 214

16-3 光在晶体中的双折射 218

1.双折射现象 218

2.光轴和晶体的主截面 218

3.单轴晶体中o光和e光的传播方向 220

4.偏振棱镜 222

5.人工双折射效应 225

16-4 椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的干涉 227

1.椭圆偏振光和圆偏振光 227

2.偏振光的干涉 229

思考题 233

习题 237

1.宏观物体是由大量分子组成 242

17-1 气体动理论的基本概念 242

第六篇 热学 242

第十七章 气体动理论 242

2.分子在不停地做无规运动 243

3.分子之间有相互作用力(斥力和引力) 244

17-2 理想气体状态方程 245

17-3 统计规律的基本概念 249

1.统计规律 249

2.概率 250

3.统计平均值 251

17-4 理想气体的压强和温度 252

1.理想气体的微观模型 252

2.压强公式 253

3.温度与分子平均平动能的关系 256

17-5 麦克斯韦气体分子速率分布律 258

1.葛正权实验 259

2.麦克斯韦分子速率分布定律 261

3.用速率分布函数求三种统计速率 264

17-6 能量按自由度均分定理 266

1.分子运动的自由度数 266

2.能量按自由度均分定理 267

3.理想气体的内能 269

17-7 玻耳兹曼分布定律 271

1.玻耳兹曼分布律 271

2.重力场中粒子按高度的分布 272

17-8 气体分子的平均自由程 275

1.分子间的碰撞 275

2.平均自由程和碰撞频率 275

17-9 气体内的输运过程 279

1.内摩擦现象 280

2.热传导现象 282

3.扩散现象 283

选读材料Ⅰ 真空的获得与测量 284

选读材料Ⅱ 大爆炸和宇宙膨胀 291

思考题 298

习题 301

第十八章 热力学基础 305

18-1 热力学第一定律 305

1.准静态过程 305

2.功 307

3.热量 308

4.内能 309

5.热力学第一定律 309

18-2 热容量 311

1.等体摩尔热容Cv 312

2.等压摩尔热容Cp 312

3.比热容比γ 313

18-3 热力学第一定律应用于理想气体 315

1.等体过程 315

2.等温过程 316

3.等压过程 317

4.绝热过程 319

18-4 循环过程 卡诺循环 326

1.循环过程 326

2.卡诺循环 329

18-5 热力学第二定律 335

1.开尔文表述 335

2.克劳修斯表述 336

3.两种表述的等价性 337

18-6 可逆过程和不可逆过程 卡诺定理 338

1.可逆过程和不可逆过程 338

2.卡诺定理 340

18-7 熵 熵增加原理 341

1.态函数——熵 341

2.熵增加原理 343

18-8 热力学第二定律的统计意义 346

2.热力学第二定律的适用范围 348

1.无序性 348

选读材料Ⅰ 致冷机 热泵 低温的获得 349

选读材料Ⅱ 关于热力学第二定律提出的几个问题 352

选读材料Ⅲ 耗散结构简介 355

思考题 361

习题 366

1.光电效应的实验定律 375

19-1 光电效应 375

第十九章 量子光学基础 375

第七篇 量子物理基础 375

2.爱因斯坦光子假设 379

19-2 康普顿散射 383

19-3 氢原子光谱 玻尔理论 389

1.氢原子光谱的规律性 390

2.原子的核型结构 391

3.玻尔理论的基本假设 392

4.氢原子轨道半径和能量的计算 393

1.原子在能级上的分布 397

19-4 激光 397

2.自发辐射 398

3.受激辐射 399

4.受激吸收 399

5.粒子数反转 400

6.光学谐振腔 402

7.激光器 403

8.激光的特性及应用 405

科学家介绍 玻尔 406

选读材料 非线性光学 408

思考题 412

习题 416

第二十章 量子力学基础 419

20-1 微观粒子的波粒二象性 419

1.德布罗意波 419

2.戴维逊-革末电子衍射实验 420

1.不确定关系 424

20-2 不确定关系 424

2.电子单缝衍射 426

20-3 波函数 430

1.自由粒子波函数 430

2.波函数统计解释 431

3.态叠加原理 435

20-4 薛定谔方程 437

1.自由粒子的薛定谔方程 437

2.定态薛定谔方程 438

3.薛定谔方程的一般形式 439

20-5 一维无限深方势阱 439

1.无限深方势阱 439

2.势阱中粒子的能量 零点能 441

20-6 一维势垒 隧道效应 444

20-7 量子力学对氢原子的描述 446

1.氢原子的定态薛定谔方程 446

2.能量量子化 447

3.角动量量子化 448

4.角动量的空间量子化 448

5.电子的概率分布 电子云 449

20-8 电子自旋 四个量子数 452

20-9 原子的壳层结构 454

1.泡利不相容原理 455

2.能量最小原理 456

选读材料 关于量子力学的争论 457

思考题 462

习题 464

第二十一章 固体的能带结构 467

21-1 晶体 非晶体 467

1.晶体 467

2.晶体的结合类型 467

3.非晶体 469

21-2 晶体中的电子 能带结构 470

1.能带的形成 471

2.能带中电子的分布 472

21-3 导体 电介质 半导体 474

1.满带 空带 导带 474

2.半导体和电介质(绝缘体) 475

3.导体 476

21-4 半导体的导电机构 477

1.本征半导体 477

2.杂质半导体 477

21-5 p-n结和其他半导体器件 480

1.p-n结 480

2.其他常用半导体器件 481

思考题 483

习题 484

第二十二章 原子核和基本粒子简介 486

22-1 原子核的性质 486

1.原子核的电荷和质量 486

2.原子核的大小和形状 488

22-2 原子核的组成和结合能 490

1.原子核的组成 490

2.结合能和质量亏损 492

22-3 原子核的自旋和磁矩 核磁共振 494

1.核子和核的自旋与磁矩 494

2.核磁共振 496

3.核磁共振的应用 498

22-4 基本粒子简介 500

1.粒子的相互作用 500

2.基本粒子的分类 501

3.守恒定律 503

4.强子结构的夸克模型 504

习题 506

参考答案(习题) 507

附录 514

主要参考文献 520