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第8章 热力学基础 1

8-1 热力学的基本概念 2

8-1-1 热力学系统 2

8-1-2 平衡态 准静态过程 4

8-1-3 理想气体物态方程 5

8-2 热力学第一定律 7

8-2-1 改变系统内能的两条途径 热功当量 7

8-2-2 热力学第一定律的数学描述 8

8-2-3 准静态过程中的热量、功和内能 8

8-3 热力学第一定律的应用 11

8-3-1 热力学的等值过程 11

8-3-2 绝热过程 14

8-4 循环过程 17

8-4-1 循环过程 17

8-4-2 热机和制冷机 18

8-4-3 卡诺循环及其效率 19

8-5 热力学第二定律 22

8-5-1 热力学过程的方向性 22

8-5-2 热力学第二定律 23

8-5-3 卡诺定理 24

思考题 24

习题 25

第9章 气体动理论 27

9-1 气体动理论的基本概念 28

9-1-1 分子动理论的基本观点 28

9-1-2 分子热运动与统计规律 29

9-2 麦克斯韦速率分布 30

9-2-1 麦克斯韦速率分布函数 30

9-2-2 三个统计速率 31

9-3 理想气体物态方程的微观解释 34

9-3-1 理想气体的微观模型 34

9-3-2 理想气体压强的微观统计意义 34

9-3-3 温度的微观统计意义 36

9-3-4 理想气体物态方程的微观解释 37

9-4 能量按自由度均分定理 38

9-4-1 自由度 38

9-4-2 能量按自由度均分定理 39

9-4-3 理想气体的内能 摩尔热容 40

9-5 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 42

9-5-1 平均碰撞频率 42

9-5-2 平均自由程 43

9-6 熵与热力学第二定律 44

9-6-1 热力学第二定律的统计意义 44

9-6-2 熵与热力学概率 45

9-6-3 克劳修斯熵 熵增加原理 46

思考题 49

习题 49

第10章 振动和波动 51

10-1 简谐运动 52

10-1-1 简谐运动的基本特征 52

10-1-2 描述简谐运动的物理量 53

10-1-3 简谐运动的旋转矢量表示法 56

10-1-4 简谐运动的能量 59

10-2 振动的合成 61

10-2-1 两个同方向同频率的简谐运动的合成 61

10-2-2 两个同方向不同频率简谐运动的合成 63

10-3 阻尼振动、受迫振动和共振 65

10-3-1 阻尼振动 65

10-3-2 受迫振动和共振 67

10-4 机械波的产生和传播 69

10-4-1 机械波的产生条件 69

10-4-2 波动过程的描述 70

10-5 平面简谐波 72

10-5-1 平面简谐波的波动表达式 73

10-5-2 波的能量 76

10-6 声波、超声波和次声波 79

10-6-1 声波 79

10-6-2 超声和次声 81

10-7 波的干涉和波的衍射 83

10-7-1 波的叠加原理 83

10-7-2 波的干涉 84

10-7-3 驻波和半波损失 86

10-7-4 惠更斯原理 波的衍射现象 90

10-7-5 波的反射与折射 92

10-8 多普勒效应 93

思考题 95

习题 96

第11章 几何光学 101

11-1 几何光学的基本定律 102

11-1-1 光的直线传播 102

11-1-2 光的反射 103

11-1-3 光的折射 103

11-1-4 全反射 105

11-2 平面反射和平面折射成像 106

11-2-1 平面反射成像 106

11-2-2 平面折射成像 106

11-3 球面反射和球面折射成像 107

11-3-1 球面反射的成像公式 108

11-3-2 球面镜成像的作图法 109

11-3-3 球面镜的横向放大率 110

11-3-4 球面折射成像 111

11-4 薄透镜成像 113

11-4-1 薄透镜的成像公式 113

11-4-2 薄透镜的焦点和焦距 115

11-4-3 薄透镜成像的作图法 116

思考题 117

习题 118

第12章波动光学 119

12-1 光的本性 120

12-2 光的相干性 121

12-2-1 普通光源的发光机制 121

12-2-2 杨氏双缝实验 122

12-2-3 光程 125

12-3 薄膜干涉 126

12-3-1 等倾干涉 126

12-3-2 等厚干涉 131

12-3-3 迈克耳孙干涉仪 134

12-4 光的衍射 135

12-4-1 光的衍射现象 135

12-4-2 惠更斯-菲涅耳原理 136

12-4-3 夫琅禾费单缝衍射 137

12-4-4 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 139

12-4-5 平面衍射光栅 141

12-4-6 光栅衍射光谱的光强分布 142

12-5 光的偏振 144

12-5-1 自然光与偏振光 144

12-5-2 偏振片 马吕斯定律 145

12-5-3 反射光和折射光的偏振性 147

思考题 148

习题 149

第13章 狭义相对论 153

13-1 基于绝对时空的力学理论 154

13-1-1 牛顿的绝对时空观 154

13-1-2 伽利略变换 经典力学相对性原理 154

13-2 狭义相对论基本原理与时空的相对性 155

13-2-1 狭义相对论基本原理 155

13-2-2 时空的相对性 156

13-3 洛伦兹变换 160

13-3-1 洛伦兹变换 160

13-3-2 相对论速度变换 161

13-4 光的多普勒效应 163

13-5 相对论与电磁特性 164

13-6 相对论动力学 165

13-6-1 相对论质量与动量 165

13-6-2 相对论动力学的基本方程 166

13-6-3 相对论能量 167

思考题 170

习题 170

第14章 量子物理 173

14-1 黑体辐射和普朗克能量子假设 174

14-1-1 黑体辐射 174

14-1-2 普朗克公式 普朗克量子假设 176

14-2 光电效应 爱因斯坦光量子理论 178

14-2-1 光电效应 178

14-2-2 爱因斯坦光量子理论 180

14-2-3 光的波粒二象性 181

14-3 康普顿效应 183

14-3-1 康普顿效应的实验规律 183

14-3-2 康普顿效应的量子解释 184

14-4 氢原子光谱和玻尔理论 186

14-4-1 氢原子光谱 186

14-4-2 原子的经典模型 187

14-4-3 玻尔的氢原子理论 188

14-5 粒子的波动性 191

14-5-1 德布罗意波 191

14-5-2 物质波的实验验证 192

14-6 德布罗意波的统计诠释不确定关系 194

14-6-1 德布罗意波的统计诠释 194

14-6-2 不确定关系 195

14-7 波函数 薛定谔方程 197

14-7-1 波函数 198

14-7-2 薛定谔方程的一般形式 199

14-7-3 一维定态不含时薛定谔方程 201

14-8 一维定态问题 201

14-8-1 一维无限深势阱 202

14-8-2 一维势垒 隧道效应 203

14-8-3 扫描隧穿显微镜 206

14-9 激光 206

14-9-1 光的吸收和辐射 207

14-9-2 粒子数反转 207

14-9-3 光学谐振腔 209

14-9-4 激光的特性 210

思考题 210

习题 211