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第3篇 热学 3

第9章 气体动理论 3

9.1平衡状态 理想气体状态方程 3

9.1.1宏观描述与微观描述 3

9.1.2理想气体状态方程 5

9.2理想气体的压强公式与温度公式 6

9.2.1理想气体分子模型与压强公式 6

9.2.2气体分子的平均平动动能与温度的关系 10

9.3能量按自由度均分定理 理想气体的内能 11

9.3.1自由度 11

9.3.2气体分子的自由度 12

9.3.3能量均分定理 12

9.3.4理想气体的内能 14

9.4麦克斯韦速率分布律 15

9.4.1麦克斯韦分子速率分布定律 15

9.4.2气体分子速率的三种统计平均值 17

9.5分子数按能量分布的统计规律 18

9.5.1玻耳兹曼能量分布律 19

9.5.2重力场中微粒按高度的分布 20

9.6分子碰撞和平均自由程 21

9.6.1分子的平均碰撞频率 21

9.6.2分子的平均自由程 22

本章要点 23

习题9 23

第10章 热力学基础 26

10.1体积功 热量 内能 26

10.1.1体积功 26

10.1.2热量 27

10.1.3内能 27

10.2热力学第一定律及其应用 28

10.2.1热力学第一定律 28

10.2.2热力学第一定律的过程应用 29

10.3循环过程与循环效率 33

10.3.1循环过程 33

10.3.2正循环、热机效率 33

10.3.3逆循环、制冷系数 35

10.4卡诺循环与卡诺定理 37

10.4.1卡诺循环 37

10.4.2卡诺定理 38

10.5热力学第二定律 39

10.5.1自发过程的方向性 39

10.5.2热力学第二定律的两种表述 40

10.5.3热力学第二定律的统计意义 40

10.6熵与熵增原理 42

10.6.1玻耳兹曼公式 42

10.6.2熵增原理 42

10.6.3克劳修斯熵公式 43

阅读材料7热力学第三定律 43

本章要点 46

习题10 47

第4篇 振动与波 53

第11章 机械振动 53

11.1简谐振动的基本概念和规律 53

11.1.1简谐振动的动力学方程及其解——运动方程 53

11.1.2描述简谐振动的特征量 55

11.2旋转矢量 58

11.3简谐振动的能量 59

11.4阻尼振动 受迫振动和共振 60

11.4.1阻尼振动 60

11.4.2受迫振动 61

11.5简谐振动的合成 63

11.5.1同方向、同频率简谐振动的合成 63

11.5.2同方向、不同频率简谐振动的合成拍 64

11.5.3相互垂直的同频率简谐振动的合成 65

阅读材料8 非线性振动简介 66

本章要点 67

习题11 69

第12章 机械波 71

12.1机械波的产生及其特征量 71

12.1.1机械波形成的条件 71

12.1.2描述波动的特征量 72

12.1.3波动的几何描述 73

12.2平面简谐波 74

12.3波的能量和能流 77

12.3.1波的能量 77

12.3.2波的能流 79

12.3.3波的振幅 79

12.4波的传播 80

12.4.1惠更斯原理 80

12.4.2波的反射与折射 80

12.4.3波的衍射 81

12.5波的叠加 驻波 82

12.5.1波的叠加原理 82

12.5.2波的干涉 82

12.5.3驻波 84

12.5.4半波损失 86

12.6多普勒效应 86

阅读材料9 声波 声强级 88

本章要点 90

习题12 91

第5篇 波动光学 95

第13章 波动光学 95

13.1光的干涉 95

13.1.1光波、光的相干性 95

13.1.2双缝干涉 97

13.1.3光程和光程差 99

13.1.4薄膜干涉 101

13.1.5迈克耳孙干涉仪 106

13.2光的衍射 107

13.2.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 107

13.2.2夫琅禾费单缝衍射 108

13.2.3光学仪器的分辨本领 112

13.2.4衍射光栅 113

13.2.5 X射线衍射 115

13.3光的偏振 116

13.3.1自然光 偏振光 116

13.3.2偏振片 起偏和检偏 116

13.3.3马吕斯定律 118

13.3.4反射和折射时光的偏振 118

13.3.5双折射 120

13.3.6偏振理论在各方面的应用 122

阅读材料10 3D电影 123

本章要点 123

习题13 126

第6篇 量子物基础 133

第14章 早期的量子论 133

14.1热辐射 普朗克能量子假说 133

14.1.1热辐射 133

14.1.2基尔霍夫定律 134

14.1.3黑体 黑体辐射实验规律 134

14.1.4经典物理的困境 普朗克能量子假说 135

14.2光电效应 光的波粒二象性 137

14.2.1光电效应的实验规律 137

14.2.2光的波动说遇到的困难 138

14.2.3爱因斯坦方程 139

14.2.4光的波粒二象性 140

14.3玻尔氢原子理论 141

14.3.1氢原子光谱的规律性 141

14.3.2玻尔的氢原子理论简介 142

14.4夫兰克-赫兹实验 146

14.5康普顿散射 148

14.6德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 151

14.6.1德布罗意假设 151

14.6.2电子衍射实验 152

14.7不确定关系 154

本章要点 156

习题14 158

第15章 量子力学基础 161

15.1波函数 微观粒子的状态描述 161

15.1.1物质波的本质 161

15.1.2波函数的标准条件和归一化条件 162

15.1.3自由粒子的一维波函数 162

15.1.4薛定谔方程 163

15.2定态薛定谔方程 165

15.2.1定态 定态薛定谔方程 165

15.2.2一维无限深势阱中的粒子 166

15.2.3势垒中的粒子 169

15.3氢原子 电子自旋 四个量子数 171

15.3.1氢原子中电子的运动 171

15.3.2电子的自旋 第四个量子数 175

15.4原子的壳层结构 177

15.4.1泡利不相容原理 177

15.4.2能量最小原理 178

本章要点 182

习题15 184

第7篇 专题选读 187

专题Ⅰ激光技术 187

Ⅰ.1激光器概述 187

Ⅰ.2激光器的工作原理 189

Ⅰ.3激光器的应用领域 193

专题Ⅱ 光纤 光纤通信 197

专题Ⅲ 半导体 203

Ⅲ.1 半导体概述 203

Ⅲ.2 半导体的基本概念 205

Ⅲ.3半导体技术的未来 211

专题Ⅳ 超导电性 213

Ⅳ.1超导的发现及其电磁特性 213

Ⅳ.2超导体的微观理论 217

Ⅳ.3超导的应用 221

专题Ⅴ新材料技术 224

Ⅴ.1纳米材料技术 225

Ⅴ.2液晶 229

附录 232

附录A 量纲 232

附录B 国际单位制（SI）的基本单位和辅助单位 233

附录C 希腊字母 233

附录D 物理量的名称、符号和单位（SI） 234

附录E 基本物理常数表（2006年国际推荐值） 237

附录F 常用数学公式 237

习题答案 240

参考文献 244