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第九章 气体动理论 1

9.1 热力学系统的状态及其描述 2

9.1.1 热力学系统的宏观描述与微观描述 2

9.1.2 状态参量 平衡态 3

9.1.3 热平衡 热力学第零定律 3

9.1.4 热力学温标 4

9.2 理想气体物态方程 5

9.3 概率分布函数的引入 7

9.3.1 统计规律性 8

9.3.2 概率 概率分布函数的归一化条件 8

9.4 理想气体的压强公式和温度的微观意义 9

9.4.1 理想气体的微观模型 9

9.4.2 理想气体的压强公式 10

9.4.3 理想气体的温度的微观意义 11

9.5 能量均分定理 13

9.5.1 自由度 13

9.5.2 能量均分定理 14

9.5.3 理想气体内能 15

9.6 麦克斯韦速率分布律 16

9.6.1 速率分布函数 16

9.6.2 麦克斯韦速率分布 17

9.6.3 三种速率 18

9.7 玻耳兹曼分布 20

9.8 真实气体 21

9.8.1 真实气体的等温线 21

9.8.2 范德瓦耳斯方程 22

9.9 分子的平均碰撞频率和平均自由程 24

9.10 气体内的输运过程 26

9.10.1 黏性现象 26

9.10.2 扩散现象 27

9.10.3 热传导现象 28

习题 30

讨论题 31

第十章 热力学基础 33

10.1 准静态过程 34

10.2 功 热量 内能 35

10.2.1 功 35

10.2.2 热量 36

10.2.3 内能 36

10.3 热力学第一定律 36

10.4 热容 理想气体的典型过程 37

10.4.1 热容 焓 37

10.4.2 理想气体的摩尔热容 迈耶公式 38

10.4.3 理想气体的典型过程 39

10.5 循环过程 卡诺循环 49

10.5.1 循环过程 49

10.5.2 卡诺循环 52

10.6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 56

10.6.1 可逆过程与不可逆过程 56

10.6.2 热力学第二定律的两种表述 57

10.6.3 卡诺定理 59

10.6.4 热力学第二定律的微观意义 59

10.7 熵 熵增加原理 60

10.7.1 热力学概率 60

10.7.2 玻耳兹曼熵公式和熵增加原理 63

10.7.3 克劳修斯熵和熵变的计算 64

10.7.4 熵概念的拓展 67

习题 69

讨论题 71

第十一章 振动 73

11.1 简谐振动 74

11.1.1 简谐振动的描述 74

11.1.2 简谐振动的合成 84

11.2 阻尼振动 89

11.3 受迫振动和共振 90

11.3.1 受迫振动的动力学方程 90

11.3.2 共振 91

习题 92

讨论题 94

第十二章 波动 95

12.1 简谐波 96

12.1.1 机械波的形成 横波与纵波 96

12.1.2 平面简谐波函数 97

12.1.3 波函数的物理意义 99

12.1.4 波动方程 102

12.1.5 波动的能量 104

12.2 惠更斯原理 106

12.2.1 惠更斯原理 106

12.2.2 波的衍射 107

12.3 波的叠加 波的干涉 驻波 108

12.3.1 波的叠加原理 108

12.3.2 波的干涉 108

12.3.3 驻波 110

12.4 声波 112

12.5 平面电磁波 114

12.5.1 真空中的平面电磁波的一般表达式 114

12.5.2 电磁波的能量 能流密度 115

12.6 多普勒效应 115

习题 118

讨论题 120

第十三章 光的干涉 121

13.1 光波 122

13.2 相干光波的产生 123

13.3 光程 光程差 124

13.3.1 光程 124

13.3.2 光程差与相位差的关系 125

13.3.3 理想透镜物像的等光程性 126

13.4 分波前干涉——杨氏干涉实验 127

13.4.1 杨氏干涉实验装置 127

13.4.2 杨氏实验干涉条纹的分布 127

13.4.3 干涉条纹的可见度 130

13.4.4 光场的空间相干性 131

13.4.5 光场的时间相干性 134

13.4.6 其他几种两光束分波前干涉装置 135

13.5 分振幅干涉——薄膜干涉 137

13.5.1 等倾干涉 137

13.5.2 等厚干涉 139

13.5.3 薄膜干涉应用举例 143

13.6 迈克耳孙干涉仪 145

13.7 两束平行光的干涉 147

13.7.1 干涉条纹及其间距 147

13.7.2 空间频率 148

习题 149

讨论题 152

第十四章 光的衍射 153

14.1 光的衍射现象 154

14.2 惠更斯－菲涅耳原理 155

14.3 单缝的夫琅禾费衍射 156

14.4 夫琅禾费圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 161

14.4.1 夫琅禾费圆孔衍射 161

14.4.2 光学仪器的分辨本领 162

14.5 衍射光栅 164

14.6 光栅光谱 169

14.6.1 光栅的分光原理 169

14.6.2 光栅的分辨本领 170

14.7 X射线衍射 171

习题 172

讨论题 174

第十五章 光的偏振 177

15.1 自然光和偏振光 178

15.1.1 线偏振光、自然光和部分偏振光 178

15.1.2 圆偏振光和椭圆偏振光 179

15.2 偏振片 马吕斯定律 181

15.3 反射和折射时的偏振 183

15.4 散射光的偏振 184

15.4.1 光的散射现象 184

15.4.2 散射引起的偏振 184

15.5 双折射现象 185

15.5.1 晶体双折射现象的基本描述 185

15.5.2 单轴晶体中的波面 惠更斯作图法 187

15.5.3 波晶片 188

15.6 人为双折射现象及其应用 190

15.6.1 光弹效应 191

15.6.2 电光效应 191

习题 193

讨论题 194

第十六章 狭义相对论基础 195

16.1 爱因斯坦的假设与洛伦兹变换 196

16.1.1 经典力学的时空观 伽利略变换 196

16.1.2 迈克耳孙－莫雷实验 197

16.1.3 爱因斯坦的假设 198

16.1.4 洛伦兹变换 199

16.2 相对论时空观 201

16.2.1 同时的相对性 201

16.2.2 长度的相对性 203

16.2.3 时间的相对性 205

16.3 相对论速度变换公式 207

16.4 相对论多普勒效应 209

16.5 狭义相对论中的动量、质量和能量 210

16.5.1 狭义相对论中的动量 210

16.5.2 狭义相对论中的质量 211

16.5.3 狭义相对论中的能量 212

16.5.4 狭义相对论中的能量和动量的关系 214

习题 215

第十七章 量子物理基础 217

17.1 量子概念的提出 218

17.1.1 普朗克的能量子假设 218

17.1.2 光电效应 223

17.1.3 康普顿散射 228

17.2 玻尔的氢原子模型 232

17.2.1 氢原子光谱 里德伯方程 232

17.2.2 卢瑟福的原子行星模型 233

17.2.3 玻尔的氢原子理论 234

17.3 物质波 波粒二象性 238

17.3.1 光的波粒二象性 238

17.3.2 物质波 238

17.3.3 波粒二象性的统计解释 概率波 242

17.3.4 不确定原理 244

17.4 薛定谔方程 247

17.4.1 方程的提出 247

17.4.2 一维方势阱 249

17.4.3 势垒和隧道效应 253

17.5 激光 256

17.5.1 受激吸收 自发辐射 受激辐射 256

17.5.2 激光的原理 257

17.5.3 激光器 259

17.6 半导体 261

17.6.1 半导体的晶体结构 261

17.6.2 能带的基本概念 262

17.6.3 导体、半导体和绝缘体的能带结构 263

17.6.4 本征半导体、杂质半导体和pn结 263

习题 265

习题答案 269

中英文名词对照表 277