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第三篇 电磁学 3

第10章 静电场 3

10.1 电荷 电场 3

10.1.1 电荷 3

10.1.2 电场 3

10.1.3 电荷守恒 电荷的量子化 4

10.2 库仑定律 4

10.3 电场强度 5

10.3.1 电场强度的定义 5

10.3.2 场强的叠加原理 6

10.4 电通量和高斯定理 9

10.4.1 电场线 10

10.4.2 电通量 11

10.4.3 真空中静电场的高斯定理 12

10.4.4 运用高斯定理计算电场强度 14

10.5 静电场力做功的特点 静电场的环路定理 17

10.5.1 静电场力的功 18

10.5.2 静电场的环路定理 19

10.6 电势 19

10.6.1 电势差 电势 19

10.6.2 电势的计算 21

10.6.3 等势面 23

10.7 电势梯度 24

10.8 静电势能 26

10.8.1 电荷在外电场中的静电势能 26

10.8.2 电荷系的静电能 28

习题 29

第11章 静电场中的导体和电介质 34

11.1 静电场中的导体 34

11.1.1 导体的静电平衡条件 34

11.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 34

11.1.3 静电屏蔽 35

11.1.4 导体存在时静电场的分析计算 36

11.2 静电场中的电介质 38

11.2.1 电介质的极化 38

11.2.2 介质中的高斯定理 39

11.2.3 介质中高斯定理的应用 41

11.3 电容和电容器 43

11.3.1 电容 43

11.3.2 电容器电容的计算 44

11.3.3 电容器的串并联 46

11.3.4 电容器存储的静电能 47

习题 49

第12章 稳恒磁场 54

12.1 电流和电流密度 54

12.1.1 电流 电流强度 54

12.1.2 电流密度 55

12.1.3 电流的连续性方程 55

12.2 电阻率 欧姆定律 56

12.2.1 欧姆定律 56

12.2.2 电阻率 56

12.2.3 欧姆定律的微分形式 57

12.2.4 超导体 58

12.3 电源 电动势 59

12.3.1 电源 59

12.3.2 电动势 59

12.4 基本磁现象 60

12.5 磁场 磁感应强度 61

12.6 毕奥-萨伐尔定律 磁场的高斯定理 62

12.6.1 毕奥-萨伐尔定律 62

12.6.2 磁通量 磁场的高斯定理 63

12.6.3 毕奥-萨伐尔定律应用 63

12.7 安培环路定理及应用 66

12.7.1 安培环路定理 66

12.7.2 安培环路定理的应用 68

12.8 磁力 69

12.8.1 带电粒子在磁场中的运动 69

12.8.2 霍尔效应 71

12.8.3 磁场对载流导线和载流线圈的作用 72

习题 77

第13章 磁场中的磁介质 83

13.1 磁介质对磁场的影响 83

13.1.1 磁介质的磁化机理 83

13.1.2 顺磁质 84

13.1.3 抗磁质 84

13.2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 85

13.2.1 磁化强度 85

13.2.2 磁介质中的安培环路定理 85

13.3 铁磁质 87

13.3.1 磁畴 88

13.3.2 磁化曲线 88

13.3.3 磁滞回线 89

13.3.4 铁磁性材料 90

13.3.5 磁屏蔽 91

习题 91

第14章 电磁感应 电磁场 93

14.1 法拉第电磁感应定律 93

14.1.1 电磁感应现象 93

14.1.2 电磁感应定律 94

14.1.3 感应电动势方向的确定 94

14.2 动生电动势和应用 96

14.2.1 动生电动势 96

14.2.2 转动线圈内的感应电动势和感应电流 98

14.3 感生电动势和感生电场 98

14.3.1 感生电场 98

14.3.2 感生电场与磁场的关系 99

14.3.3 感应电动势的两种计算公式 99

14.3.4 感生电场的应用 101

14.4 自感和互感 103

14.4.1 自感 103

14.4.2 互感 104

14.4.3 自感与互感的关系 106

14.5 磁场的能量 106

14.5.1 自感磁能 106

14.5.2 互感磁能 107

14.5.3 磁能密度 107

14.6 麦克斯韦电磁场理论 108

14.6.1 位移电流 109

14.6.2 麦克斯韦方程组 113

14.6.3 洛伦兹力公式 115

习题 116

第15章 电磁波 123

15.1 电磁波的波动方程 123

15.1.1 相互激发的电磁场 123

15.1.2 电磁波的波动方程的推导 124

15.1.3 均匀介质中的平面波 124

15.2 电磁波的性质 坡印廷矢量 126

15.2.1 平面电磁波的性质 126

15.2.2 坡印廷矢量 126

15.2.3 辐射压强 127

15.3 振荡电偶极子的辐射 128

15.3.1 振荡电偶极子的辐射公式 128

15.3.2 电磁波的产生与传播 130

15.4 电磁波谱 131

习题 133

参考文献 134

第四篇 波动光学 137

第16章 光的干涉 137

16.1 光源和相干光 137

16.1.1 光源 137

16.1.2 光的叠加 137

16.1.3 从普通光源获得相干光的方法 139

16.2 光程 139

16.2.1 光程 光程差 140

16.2.2 透镜的等光程性 140

16.3 杨氏双缝干涉 141

16.3.1 杨氏双缝干涉 141

16.3.2 洛埃镜 144

16.3.3 半波损失 144

16.4 薄膜干涉——等倾条纹 145

16.4.1 薄膜干涉 145

16.4.2 等倾干涉 146

16.4.3 增透膜和增反膜 148

16.5 劈尖干涉——等厚干涉 149

16.5.1 劈尖干涉 149

16.5.2 牛顿环 151

16.6 迈克尔逊干涉仪 153

16.6.1 迈克尔逊干涉仪的结构 153

16.6.2 观察等倾条纹和等厚条纹 154

16.6.3 迈克尔逊干涉仪的应用 155

16.7 法布里-珀罗干涉仪 155

16.7.1 法布里-珀罗干涉仪实验装置 155

16.7.2 多光束干涉条纹的产生原理 156

16.7.3 法布里-珀罗装置干涉条纹的锐度 158

16.7.4 法布里-珀罗干涉仪在光谱分析中的应用 159

16.8 干涉条纹的可见度 光场的相干性 160

16.8.1 干涉条纹的可见度 160

16.8.2 干涉条纹光场的时间相干性 161

16.8.3 光场的空间相干性 162

16.8.4 光场相干性的总结 164

思考题 164

习题 165

第17章 光的衍射 168

17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 168

17.1.1 光的衍射现象 168

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 169

17.1.3 两类衍射问题 170

17.2 单缝的夫琅禾费衍射 170

17.2.1 衍射实验装置 170

17.2.2 菲涅耳波带法 171

17.2.3 单缝衍射条纹的分布特征 172

17.3 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 174

17.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射 175

17.3.2 光学仪器的分辨本领 176

17.4 衍射光栅 177

17.4.1 光栅 177

17.4.2 光栅衍射条纹 178

17.4.3 光栅光谱 180

17.4.4 光栅的分辨本领 182

17.4.5 干涉和衍射的区别和联系 184

17.5 X射线的衍射 184

17.5.1 劳厄实验 184

17.5.2 布拉格方程 185

思考题 186

习题 186

第18章 光的偏振 189

18.1 自然光和偏振光 189

18.2 起偏和检偏 马吕斯定律 190

18.2.1 起偏和检偏 191

18.2.2 马吕斯定律 191

18.3 反射光、折射光和散射光的偏振 193

18.3.1 反射光和折射光的偏振 193

18.3.2 散射光的偏振 194

18.4 光的双折射 195

18.4.1 双折射现象 195

18.4.2 光轴与主平面 196

18.4.3 单轴晶体中的子波波阵面 196

18.4.4 晶体偏振器件 197

18.4.5 波晶片 198

18.5 椭圆偏振光和圆偏振光——偏振态的检定 199

18.5.1 椭圆和圆偏振光 199

18.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获取 200

18.5.3 偏振态的检定 201

18.5.4 偏振光的干涉 202

18.6 人工双折射 203

18.6.1 光弹性效应 203

18.6.2 电光效应 204

思考题 205

习题 205

第19章 几何光学 207

19.1 几何光学基本定律 207

19.1.1 光线的概念 207

19.1.2 几何光学定律 207

19.1.3 全反射 208

19.1.4 棱镜与色散 210

19.1.5 彩虹的光学原理 211

19.2 成像 213

19.2.1 光在单个球面上的折射成像 213

19.2.2 薄透镜成像 215

19.2.3 高斯公式与牛顿公式 横向放大率 216

19.2.4 密接薄透镜组 216

19.2.5 作图法求像 217

19.3 光学仪器 218

19.3.1 人眼 218

19.3.2 显微镜 220

19.3.3 望远镜 221

19.3.4 棱镜光谱仪 222

习题 223

参考文献 225

第五篇 近代物理基础 229

第20章 狭义相对论基础 229

20.1 伽利略变换 经典力学时空观 229

20.1.1 伽利略变换 229

20.1.2 经典力学时空观 230

20.1.3 力学相对性原理 230

20.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 231

20.2.1 狭义相对论的两条基本原理 231

20.2.2 洛伦兹变换 232

20.2.3 洛伦兹变换的推导 233

20.2.4 对洛伦兹变换的几点说明 234

20.2.5 洛伦兹速度变换 235

20.3 狭义相对论时空观 236

20.3.1 “同时”的相对性 236

20.3.2 时间膨胀 237

20.3.3 长度收缩 239

20.3.4 因果关系 241

20.4 狭义相对论动力学 241

20.4.1 动量、质量与速度的关系 242

20.4.2 相对论性质量公式的推导 242

20.4.3 质量和能量的关系 243

20.4.4 质能公式在核反应中的应用 245

20.4.5 能量和动量的关系 247

思考题 247

习题 248

第21章 量子物理基础 250

21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 250

21.1.1 热辐射的实验定律 251

21.1.2 普朗克的量子假设 252

21.2 光电效应和康普顿效应 光的波粒二象性 254

21.2.1 光电效应 254

21.2.2 康普顿效应 257

21.2.3 光的波粒二象性 259

21.3 氢原子的玻尔理论 259

21.3.1 氢原子光谱 259

21.3.2 玻尔的氢原子理论 260

21.3.3 玻尔氢原子理论的局限性 263

21.4 量子力学的基本概念和基本原理 263

21.4.1 德布罗意物质波假说 263

21.4.2 玻恩对德布罗意波的统计解释 265

21.4.3 海森堡不确定关系 266

21.5 薛定谔方程及应用 268

21.5.1 薛定谔方程 269

21.5.2 由薛定谔方程得出的几个推论 270

21.6 电子自旋 原子的壳层模型 273

21.6.1 电子的自旋 273

21.6.2 原子的壳层结构 275

21.7 激光 277

21.7.1 原子的自发辐射和受激辐射 277

21.7.2 激光原理 278

思考题 279

习题 281

参考文献 282