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第12章 静电场 1

12.1 电荷与静电力 1

12.1.1 电荷 1

12.1.2 库仑定律 2

12.1.3 静电力叠加原理 3

12.1.4 静电力的壳定理 4

12.2 真空中的静电场 电场强度 6

12.2.1 什么是场 6

12.2.2 真空中的静电场 7

12.2.3 电场强度 7

12.2.4 点电荷电场与场强叠加原理 7

12.2.5 电场强度的计算 9

12.2.6 静电场中的电荷 14

12.3 真空中静电场的高斯定理及其应用 16

12.3.1 矢量场的通量 17

12.3.2 电场通量 18

12.3.3 高斯定理 18

12.3.4 高斯定理的应用 21

12.4 真空中静电场的环路定理 电势 24

12.4.1 静电场力的功和环路定理 24

12.4.2 电势能 25

12.4.3 电势 26

12.4.4 电势与电势差的计算 27

12.4.5 等势面和电场线 30

12.4.6 电场强度与电势的关系 31

12.5 静电场中的导体和电介质 32

12.5.1 静电场中的导体 32

12.5.2 静电场中的电介质 37

12.5.3 电介质中的高斯定理 38

12.6 电容器与电容 静电场的能量 38

12.6.1 电容器 39

12.6.2 电容器的电容 39

12.6.3 静电场的能量 41

12.7 电源电动势 稳恒电流 42

12.7.1 电源电动势 42

12.7.2 稳恒电流与电流密度 43

12.7.3 电流密度与电子漂移速度 44

12.7.4 电流密度与电场强度 45

第12章 习题 46

第13章 稳恒电流的磁场 56

13.1 毕奥-萨伐尔定律及其应用 56

13.1.1 毕奥-萨伐尔定律 56

13.1.2 磁场的叠加原理 57

13.1.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 57

13.2 磁场的高斯定理和安培环路定理 61

13.2.1 磁感应线 61

13.2.2 磁通量 62

13.2.3 磁场的高斯定理 63

13.2.4 安培环路定理 63

13.2.5 安培环路定理的应用 65

13.3 磁场对运动电荷及载流导线的作用 68

13.3.1 洛伦兹力 68

13.3.2 磁场对运动电荷的作用及其应用 69

13.3.3 磁场对载流导线的作用 72

13.3.4 磁场对载流线圈的作用与线圈磁矩 74

13.4 磁场中的磁介质 76

13.4.1 磁介质的分类 76

13.4.2 磁介质的磁化 76

13.4.3 磁介质中的安培环路定理 78

第13章 习题 79

第14章 电磁感应 麦克斯韦方程组 89

14.1 法拉第电磁感应定律 89

14.1.1 法拉第实验 89

14.1.2 法拉第电磁感应定律 90

14.1.3 楞次定律与法拉第电磁感应定律 90

14.2 感应电动势 91

14.2.1 动生电动势 91

14.2.2 感生电动势与感生电场 94

14.2.3 感生电场的验证及应用 97

14.3 自感和互感 磁场能量 99

14.3.1 电感器与电感 99

14.3.2 自感现象与自感电动势 100

14.3.3 互感现象和互感电动势 101

14.3.4 磁场能量 103

14.3.5 磁场的能量密度 104

14.4 位移电流 安培环路定理的一般形式 104

14.4.1 位移电流 104

14.4.2 安培环路定理的一般形式 106

14.5 LC振荡电路 107

14.6 麦克斯韦方程组 109

14.6.1 麦克斯韦方程组的积分形式 110

14.6.2 麦克斯韦方程组的意义 111

14.7 电磁波的产生与传播 电磁场能流 112

14.7.1 电磁波的产生与传播 112

14.7.2 验证电磁波存在的赫兹实验 113

14.7.3 电磁场能流与能流密度 113

14.7.4 电磁波谱 115

第14章 习题 117

第15章 波动光学 127

15.1 光的偏振 127

15.1.1 光的偏振特性与偏振态 127

15.1.2 偏振片起偏 马吕斯定律 129

15.1.3 反射和折射起偏 布儒斯特定律 131

15.1.4 双折射 132

15.1.5 检偏器与偏振光检偏 135

15.2 光的干涉 136

15.2.1 获得相干光的方法 137

15.2.2 光程 光程差 137

15.2.3 双光束干涉 空间相干性 138

15.2.4 薄膜干涉 143

15.2.5 迈克尔孙干涉仪 时间相干性 149

15.3 光的衍射 151

15.3.1 衍射现象 151

15.3.2 惠更斯-菲涅耳原理 152

15.3.3 单缝夫琅禾费衍射 153

15.3.4 圆孔衍射 光学仪器分辨率 158

15.3.5 双缝衍射 160

15.3.6 光栅衍射 162

15.3.7 晶体的X射线衍射 168

第15章 习题 168

第16章 狭义相对论基础 178

16.1 狭义相对论基本原理 178

16.1.1 伽利略变换与力学相对性原理 178

16.1.2 经典力学的困难 179

16.1.3 狭义相对论基本原理 181

16.2 洛伦兹变换 183

16.2.1 几个基本概念 183

16.2.2 洛伦兹变换 185

16.3 狭义相对论时空观 189

16.3.1 同时的相对性 189

16.3.2 动钟变慢（时间膨胀）——时间测量的相对性 190

16.3.3 动尺缩短——空间测量的相对性 194

16.4 狭义相对论动力学基础 196

16.4.1 相对论动量和质量 196

16.4.2 相对论能量 198

16.4.3 相对论动力学基本方程 202

16.4.4 相对论的意义 203

第16章 习题 205

第17章 光的本性 209

17.1 黑体辐射与普朗克能量子假设 209

17.1.1 黑体辐射 209

17.1.2 普朗克能量子假设 212

17.2 光电效应与爱因斯坦的光量子假设 213

17.2.1 光电效应及其实验规律 213

17.2.2 爱因斯坦光量子假设 光电效应方程 214

17.3 康普顿效应与光子动量 216

17.3.1 康普顿散射 217

17.3.2 用光子理论解释康普顿散射 218

17.4 光子与光的波粒二象性 220

17.4.1 探测光子的实验 220

17.4.2 光的波粒二象性 221

第17章 习题 224

第18章 物质的本性 227

18.1 物质波 227

18.1.1 德布罗意物质波假设 227

18.1.2 物质波假设的实验验证 228

18.2 实物粒子的波粒二象性 概率波 232

18.2.1 实物粒子的波粒二象性 232

18.2.2 概率波 233

18.3 不确定关系 233

18.3.1 位置与动量的不确定关系 234

18.3.2 能量和时间的不确定关系 237

18.3.3 不确定关系的物理意义 238

18.3.4 不确定关系的哲学思考——互补原理 239

18.4 波函数 薛定谔方程 241

18.4.1 波函数（概率幅） 241

18.4.2 薛定谔方程 243

第18章 习题 248

第19章 势阱中的电子 251

19.1 一维势阱中的电子 251

19.1.1 一维势阱模型 251

19.1.2 一维势阱中电子的薛定谔方程及其解 252

19.1.3 关于一维无限深势阱中电子的重要结论 253

19.2 三维势阱——原子中的电子 255

19.2.1 三维势阱 255

19.2.2 氢原子的玻尔理论 255

19.2.3 氢原子的量子理论 259

19.3 原子的壳层结构 265

19.3.1 描述电子运动状态的四个量子数 265

19.3.2 泡利不相容原理 266

19.3.3 能量最小原理 266

19.4 激光 266

19.4.1 爱因斯坦的辐射理论 266

19.4.2 激光器 269

19.4.3 激光的特性及其应用 271

第19章 习题 273

附录Ⅰ 大学物理中一些常用数学公式 276

附录Ⅱ SI基本单位 278

附录Ⅲ 一些基本的物理常数 280

附录Ⅳ SI词头 281

附录Ⅴ 银河系常用天体物理参数 282

附录Ⅵ 常用希腊字母及其读音 283

习题参考答案 284

参考文献 295