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模块4　机械振动和机械波 2

第11章　机械振动 2

11.1　简谐振动 2

11.1.1 简谐振动的特征及其表达式 3

11.1.2　振幅　周期和频率　相位 4

11.2　简谐振动的旋转矢量表示法 7

11.3　几种常见的简谐振动 9

11.3.1　单摆 9

11.3.2　复摆 10

11.4　简谐振动的能量 11

11.5　简谐振动的合成 13

11.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 13

11.5.2　两个同方向不同频率简谐振动的合成拍 15

11.5.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成 16

11.5.4　多个同方向、不同频率简谐振动的合成 17

11.6　阻尼振动受迫振动共振 18

11.6.1　阻尼振动 18

11.6.2　受迫振动 20

11.6.3　共振 21

11.7　电磁振荡 22

11.7.1　振荡电路　无阻尼自由电磁振荡 22

11.7.2　无阻尼电磁振荡的振荡方程 23

11.7.3　无阻尼自由电磁振荡的能量 24

11.8　非线性系统的振动和混沌 25

11.8.1 非线性系统的振动 25

11.8.2 混沌 26

11.9 习题 27

第12章　机械波 33

12.1　机械波的一般概念 33

12.1.1　机械波产生的条件 33

12.1.2　横波和纵波 34

12.1.3 波面波前波线 34

12.2　平面简谐波的波函数 37

12.2.1　平面简谐波的波函数 37

12.2.2　波函数的物理含义 39

12.3　波的能量能流密度 41

12.3.1 波的能量 41

12.3.2　能流能流密度 43

12.4　惠更斯原　理波的衍射　反射和折射 44

12.4.1　惠更斯原理 44

12.4.2　波的衍射 44

12.4.3 波的反射和折射 45

12.5　波的叠加原理波的干涉 46

12.6　驻波 48

12.6.1　驻波方程 48

12.6.2　半波损失 50

12.6.3　驻波的能量 51

12.6.4　振动的简正模式 51

12.7　多普勒效应 53

12.8　声波 56

12.8.1 声波 56

12.8.2　超声波 58

12.8.3　次声波 58

12.9　平面电磁波 59

12.9.1 电磁波的产生与传播 59

12.9.2　平面电磁波的性质 61

12.9.3 电磁波的能量 61

12.9.4　电磁波谱 62

12.10　习题 63

模块5　波动光学 70

第13章　光的干涉 70

13.1　光源单色性光程相干光 70

13.1.1 光源 70

13.1.2　光源单色性 71

13.1.3　光程与光程差 71

13.1.4　光的相干现象 73

13.2　双缝干涉 75

13.2.1　杨氏双缝干涉实验 75

13.2.2　干涉条纹的分布 76

13.3　薄膜干涉 77

13.3.1　等倾干涉 77

13.3.2　等厚干涉 81

13.4　迈克尔孙干涉仪 85

13.4.1　迈克尔孙干涉仪 85

13.4.2　迈克尔孙—莫雷实验 86

13.5　分波面干涉装置 87

13.5.1　菲涅尔双面镜 88

13.5.2　菲涅尔双棱镜 88

13.5.3　劳埃德镜 88

13.5.4　比耶对切透镜 89

13.6　时间相干条纹可见度 89

13.6.1 时间相干性 90

13.6.2　条纹的可见度 90

13.7　习题 92

第14章　光的衍射 95

14.1　惠更斯—菲涅尔原理 95

14.1.1　光的衍射现象 95

14.1.2　惠更斯—菲涅尔原理 96

14.1.3　菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 96

14.2　单缝衍射 97

14.2.1　单缝夫琅禾费衍射 97

14.2.2　单峰衍射的条纹空间分布 97

14.2.3　单缝衍射的光强计算 100

14.3 圆孔衍射 102

14.3.1 圆孔衍射 102

14.3.2　光学仪器的分辨能力 102

14.4　光栅衍射 104

14.5　X射线衍射 108

14.6　习题 109

第15章　光的偏振 111

15.1 自然光偏振光 111

15.2　偏振片马吕斯定律 112

15.2.1　偏振片 112

15.2.2　马吕斯定律 113

15.3 反射光和折射光的偏振规律 114

15.4　双折射 115

15.4.1　双折射现象 115

15.4.2　光轴主平面 115

15.4.3　双折射现象的解释 116

15.4.4　尼科耳棱镜 117

15.5　椭圆偏振光和圆偏振光 118

15.5.1　椭圆偏振光和圆偏振光 118

15.5.2　四分之一波片 119

15.5.3　偏振光的干涉 120

15.6　旋光现象 121

15.7　习题 122

模块6　近代物理 126

第16章　相对论基础 126

16.1　狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式 126

16.1.1　迈克尔孙—莫雷实验 126

16.1.2　狭义相对论的基本原理 127

16.1.3　洛伦兹变化式 128

16.2　相对论速度变换式 129

16.3　狭义相对论的时空观 131

16.3.1 关于“同时”的相对性 131

16.3.2　时间延缓 132

16.3.3　长度收缩 132

16.3.4　相对性与绝对性 133

16.4　狭义相对论动力学基础 133

16.4.1　相对论力学的基本方程 133

16.4.2　质量和能量的关系 134

16.4.3　动量和能量的关系 135

16.5　广义相对论简介 136

16.6 习题 138

第17章　量子物理 141

17.1 黑体辐射普朗克的量子假设 141

17.1.1　黑体黑体辐射 142

17.1.2　黑体辐射的实验定律 143

17.1.3　普朗克量子假设普朗克黑体辐射公式 143

17.2　光电效应　爱因斯坦光子理论 145

17.2.1　光电效应的实验规律 145

17.2.2　爱因斯坦光子理论 146

17.2.3　光的波-粒二象性 147

17.2.4　光电效应的应用 147

17.3　康普顿效应 148

17.4　氢原子光谱玻尔的氢原子理论 150

17.4.1　近代关于氢原子光谱的研究 150

17.4.2　玻尔的氢原子理论及其缺陷 151

17.5　德布罗意波实物粒子的波-粒二象性 153

17.5.1　德布罗意波 153

17.5.2　德布罗意波的实验证明 154

17.6　不确定度关系 155

17.7　波函数薛定谔方程 157

17.7.1　波函数 157

17.7.2　薛定谔方程 159

17.8　一维无限深势阱问题 160

17.8.1　一维无限深势阱 160

17.8.2　一维势垒隧道效应 163

17.9　量子力学中的氢原子问题 163

17.9.1 氢原子的薛定谔方程 163

17.9.2　量子化和量子数 164

17.9.3　基态氢原子的电子分布概率 165

17.10　电子的自旋多电子原子中的电子分布 166

17.10.1 电子的自旋 166

17.10.2　多电子原子中的电子分布 167

17.11 习题 168

附录 171

复习题答案 174

参考文献 180