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第11章 静电场 1

11.1 电荷及其相互作用 1

11.1.1 电荷 1

11.1.2 电荷守恒定律 2

11.1.3 电荷的量子性 2

11.1.4 电荷的相对论不变性 2

11.1.5 库仑定律 2

11.2 电场 电场强度 3

11.2.1 电场 3

11.2.2 利用场强叠加原理解电场问题 5

11.3 电场线 电通量 8

11.3.1 电场线 8

11.3.2 电通量 8

11.4 高斯定理 10

11.4.1 高斯定理 10

11.4.2 高斯定理应用举例 11

11.5 静电场的环路定理 电势能 14

11.5.1 静电力的功 15

11.5.2 电势能 电势 16

11.5.3 电势的计算 17

11.6 等势面 场强与电势的关系 20

11.6.1 等势面 20

11.6.2 场强与电势关系 21

11.7 静电场中的电偶极子 23

11.7.1 外电场对电偶极子的力矩和取向作用 23

11.7.2 电偶极子在电场中的电势能和平衡位置 23

习题 23

第12章 静电场中的导体和电介质 26

12.1 静电场中的导体 26

12.1.1 导体的静电平衡条件 26

12.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 27

12.1.3 静电屏蔽 29

12.2 电容 电容器 30

12.2.1 孤立导体的电容 30

12.2.2 电容器 31

12.2.3 几种常见电容器电容的计算 31

12.3 静电场中的电介质 33

12.3.1 电介质的电极化 33

12.3.2 电极化的微观机理 33

12.4 电介质中的电场 高斯定理 电位移 35

12.4.1 电介质中的电场 35

12.4.2 有介质时的高斯定理 35

12.5 电场的能量 38

12.5.1 带电电容器的能量 38

12.5.2 电场的能量 39

习题 41

专题D 大气电场 44

第13章 电流和稳恒磁场 49

13.1 恒定电流条件和导电规律 49

13.1.1 电流强度和电流密度 49

13.1.2 电流密度 49

13.1.3 电流的连续性方程 稳恒电流 50

13.1.4 稳恒电场的建立 51

13.1.5 欧姆定律的微分形式 52

13.1.6 电功率和焦耳定律 53

13.2 磁感应强度 磁场对电流的作用 53

13.2.1 基本磁现象 53

13.2.2 安培定律 毕奥-萨伐尔定律 55

13.2.3 磁感强度B的定义 56

13.2.4 毕奥-萨伐尔定律的应用 56

13.3 磁场的基本特征 59

13.3.1 磁感线 磁通量 59

13.3.2 磁场的高斯定理 60

13.3.3 磁场的安培环路定理 61

13.4 磁场对运动电荷的作用 63

13.4.1 带电粒子在磁场中的运动 63

13.4.2 磁场对载流导线的作用 66

13.5 磁介质的磁化 69

13.5.1 顺磁性和抗磁性 69

13.5.2 原子中电子的磁矩 69

13.5.3 磁化强度和磁化电流 70

13.5.4 介质中的磁场 72

习题 74

专题E 晴天大气电导率、体电荷和电流 77

第14章 电磁感应 83

14.1 电磁感应的基本定律 83

14.1.1 电磁感应现象 83

14.1.2 楞次定律 84

14.1.3 法拉第电磁感应定律 84

14.2 动生电动势 85

14.2.1 动生电动势 86

14.2.2 洛伦兹力传递能量，不做功 86

14.3 感生电动 势涡旋电场 涡旋电流 88

14.3.1 涡旋电场 88

14.3.2 感生电动势 88

14.3.3 涡电流 89

14.4 自感应与互感应 90

14.4.1 自感应 90

14.4.2 互感应 91

14.5 磁场能量 磁场能量密度 94

14.6 位移电流 电磁场理论 96

14.6.1 问题的提出 96

14.6.2 位移电流的提出 96

14.6.3 全电流安培环路定律 97

14.6.4 麦克斯韦方程组 98

14.6.5 电磁场的物质性 99

习题 100

第15章 几何光学 103

15.1 几何光学的基本定律 103

15.1.1 光波与光线 103

15.1.2 几何光学的基本定律 104

15.2 球面反射的成像公式 106

15.3 球面镜成像的作图法 107

15.4 球面镜的横向放大率 108

15.5 球面折射成像 109

15.6 薄透镜 111

15.6.1 傍轴光线条件下的薄透镜物像公式 111

15.6.2 薄透镜焦点和焦距 112

15.6.3 薄透镜成像的作图法 113

15.7 光学仪器 114

15.7.1 眼睛 115

15.7.2 放大镜 115

15.7.3 显微镜 116

15.7.4 望远镜 117

习题 117

第16章 光的干涉 119

16.1 光源 光的单色性和光的相干性 119

16.1.1 光源 119

16.1.2 光的单色性 119

16.1.3 光的相干性 120

16.2 双缝干涉 121

16.2.1 杨氏双缝干涉 121

16.2.2 菲涅耳双面镜实验 125

16.2.3 劳埃德镜实验 126

16.2.4 干涉条纹可见度 127

16.3 光程与光程差 127

16.3.1 光程 127

16.3.2 光程差 127

16.3.3 薄透镜不引起附加光程差 128

16.4 薄膜干涉 128

16.4.1 薄膜干涉 128

16.4.2 等倾干涉（膜为平行平面） 130

16.4.3 等厚干涉（膜的上下两个表面不平行） 132

16.4.4 干涉仪 135

习题 137

第17章 光的衍射 139

17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 139

17.1.1 光的衍射现象 139

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 139

17.1.3 衍射的分类 140

17.2 单缝的夫琅禾费衍射 140

17.2.1 单缝的夫琅禾费衍射 140

17.2.2 光强的计算——振幅矢量法 143

17.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 146

17.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射 146

17.3.2 光学仪器的分辨率 147

17.4 平面衍射光栅 148

17.4.1 平面衍射光栅 148

17.4.2 光栅衍射条纹的形成 149

17.4.3 光栅光谱 152

17.4.4 光线斜入射时的光栅方程、相控阵雷达 154

17.5 X射线的衍射 156

17.5.1 布拉格方程 156

17.5.2 X射线衍射与普通光栅衍射的区别 157

习题 157

第18章 光的偏振 159

18.1 自然光和偏振光 马吕斯定律 159

18.1.1 自然光 159

18.1.2 线偏振光 部分偏振光 160

18.1.3 圆偏振光和椭圆偏振光 160

18.1.4 偏振片的起偏和检偏 160

18.1.5 马吕斯定律 162

18.2 反射和折射时光的偏振 164

18.2.1 布儒斯特定律 164

18.2.2 玻璃堆法（获得偏振光方法） 165

18.3 光的双折射 167

18.3.1 光的双折射现象 167

18.3.2 惠更斯原理在双折射中的应用 168

18.3.3 尼科耳棱镜 169

18.3.4 二向色性 170

18.4 偏振光的干涉及应用 170

18.4.1 偏振光的干涉条件分析 170

18.4.2 偏振光的干涉加强和减弱的条件 171

18.5 光的吸收 色散和散射 171

18.5.1 光的吸收 171

18.5.2 光的色散 172

18.5.3 光的散射 173

习题 174

专题F 大气散射的基本理论与现象 175

第19章 早期量子论和量子力学基础 180

19.1 热辐射 普朗克的量子假说 180

19.1.1 热辐射 180

19.1.2 基尔霍夫辐射定律 180

19.1.3 黑体辐射实验定律 181

19.1.4 普朗克能量子假说 普朗克公式 183

19.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 187

19.2.1 光电效应的实验规律 187

19.2.2 光的波动说的缺陷 188

19.2.3 爱因斯坦光子理论（1905年） 188

19.3 康普顿效应 190

19.3.1 康普顿实验 190

19.3.2 康普顿效应的量子解释 191

19.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 193

19.4.1 氢原子光谱的实验规律 193

19.4.2 玻尔的氢原子理论 196

19.5 德布罗意波 波粒二象性 199

19.5.1 德布罗意波 199

19.5.2 戴维孙-革末实验 199

19.5.3 微观粒子的波粒二象性 200

19.6 不确定度关系 204

19.7 波函数 薛定谔方程 206

19.7.1 波函数及其统计解释 206

19.7.2 薛定谔方程 207

19.8 势阱中的粒子 209

19.8.1 一维无限深势阱 209

19.8.2 一维方势垒 隧道效应 212

19.8.3 一维谐振子 214

19.9 氢原子的量子理论 215

19.9.1 氢原子的定态薛定谔方程 215

19.9.2 量子化条件和量子数 216

19.9.3 基态径向波函数和电子分布概率 217

19.10 电子的自旋 原子的电子壳层结构 218

19.10.1 施特恩-格拉赫实验 218

19.10.2 电子的自旋 219

19.10.3 原子的壳层结构 220

习题 222

第20章 固体和激光的量子理论简介 224

20.1 晶体 224

20.1.1 关于晶体的基本概念和方法 224

20.1.2 一些晶格的实例 224

20.1.3 确定晶格的常用方法——X射线衍射 225

20.2 晶体的结合类型 226

20.3 能带 227

20.3.1 电子共有化 227

20.3.2 能带的形成 228

20.3.3 金属的自由电子模型 229

20.3.4 满带、导带和禁带 230

20.3.5 导体、半导体和绝缘体 231

20.4 半导体 232

20.4.1 本征半导体与杂质半导体 232

20.4.2 pn结 233

20.4.3 半导体的光敏与热敏特性 234

20.5 超导电性 235

20.5.1 超导现象与发展简史 235

20.5.2 超导体的特性 236

20.5.3 BCS理论简介 238

20.5.4 超导电性的应用前景 238

20.6 团簇和纳米材料 239

20.6.1 团簇或纳米材料 239

20.6.2 纳米粒子的性质 239

20.6.3 纳米技术的应用及其前景 241

20.7 激光 245

20.7.1 自发辐射与受激辐射 246

20.7.2 产生激光的基本条件 246

20.7.3 激光的特性和应用 249

习题 249

第21章 核物理与粒子物理简介 251

21.1 原子核的基本性质 251

21.1.1 原子核的成分与电荷 251

21.1.2 原子核的大小与密度 251

21.1.3 原子核的自旋和磁矩 252

21.1.4 核磁共振 253

21.2 原子核的结合能和核力 254

21.2.1 原子核的质量亏损和结合能 254

21.2.2 核力 255

21.3 原子核的衰变 256

21.3.1 α、β和γ衰变 256

21.3.2 放射性衰变定律 258

21.3.3 放射性强度 258

21.4 粒子物理 259

21.4.1 粒子的性质 260

21.4.2 粒子间的相互作用 261

21.4.3 夸克模型 262

习题 264

部分习题参考答案 265

参考文献 271

附录 常用物理基本常数 272