大学基础物理学 第2版PDF电子书下载

目录 2

第二版前言 2

第一版前言 2

第一篇 力学 2

第1章　运动和力 2

1.1　质点运动学 2

1.1.1　质点、参考系和坐标系 2

1.1.2　时间和空间的计量 2

1.1.3　位置矢量　位移 3

1.1.4　速度 加速度 4

1.1.5　几种典型的质点运动 5

1.1.6　相对运动 10

1.2　牛顿运动定律 11

1.2.1　牛顿第一定律 11

1.2.2　牛顿第二定律 11

1.2.3　牛顿第三定律 12

1.2.4　几种常见的力 12

1.2.5　力学相对性原理　惯性力 15

习题 18

第2章　动量守恒　角动量守恒 20

2.1　动量定理　动量守恒定律 20

2.1.1　动量　冲量和质点动量定理 20

2.1.2　质点系的动量定理 21

2.1.3　动量守恒定律 23

2.1.4　火箭水平推进速度 24

2.2　角动量定理　角动量守恒 25

2.2.1　质点角动量 25

2.2.2　力矩 26

2.2.3　质点角动量定理 26

2.2.4　质点系角动量定理 26

2.2.5　刚体绕固定轴的转动 27

2.2.6　角动量守恒定律 30

习题 31

3.1 功 34

第3章　能量守恒 34

3.2　动能和动能定理 35

3.2.1　质点的动能及其动能定理 35

3.2.2　刚体的动能及其动能定理 36

3.3　势能 37

3.3.1　保守力和耗散力 37

3.3.2　势能 38

3.3.3　势能曲线 38

3.4　机械能守恒定律 40

3.5　三种宇宙速度 40

3.5.1　第一宇宙速度——人造地球卫星 40

3.5.2　第二宇宙速度——人造太阳行星 41

3.5.4　黑洞　施瓦氏半径 42

3.5.3　第三宇宙速度 42

习题 43

第4章　流体力学 45

4.1　流体静力学 45

4.1.1　静止流体内一点的压强 45

4.1.2　静止流体内两点的压强差 47

4.2　理想流体的定常流动 49

4.2.1　理想流体 49

4.2.2　定常流动 49

4.2.3　连续性方程 50

4.2.4　伯努利方程 51

4.2.5　伯努利方程应用 52

4.3　黏滞流体的运动 54

4.3.1　层流的黏滞定律 55

4.3.2　泊肃叶公式 56

4.3.3　层流和湍流 59

4.4　黏滞流体中运动物体受到的阻力 61

习题 62

第二篇 热学 66

第5章　气体动理论 66

5.1　平衡态　状态方程 66

5.1.1　系统及其分类 66

5.1.2　平衡态 67

5.1.3　状态方程 68

5.2.1　分子热运动的描述 69

5.2　气体的微观模型 69

5.2.2　理想气体的微观模型 71

5.3　理想气体的压强公式 72

5.4　理想气体的温度公式 74

5.5　麦克斯韦速率分布律 75

5.5.1　统计规律　分布函数 76

5.5.2　麦克斯韦速率分布律 78

5.5.3　理想气体的特征速率 79

5.5.4　麦克斯韦速率分布律的实验验证 81

5.6　玻尔兹曼分布律 82

5.6.1　玻尔兹曼分布律 82

5.6.2　重力场中粒子按高度的分布 84

5.7.1　自由度 86

5.7　能量均分定理 86

5.7.2　能量均分定理 87

5.7.3　理想气体的内能 88

5.8　气体分子的平均碰撞频率与平均自由程 90

5.8.1　分子的平均碰撞频率 90

5.8.2　分子的平均自由程 91

5.9　气体内的输运过程 92

5.9.1　黏性 93

5.9.2　热传导 94

5.9.3　扩散 95

5.10　范德瓦耳斯方程 96

习题 98

第6章　热力学基础 101

6.1　热力学第一定律 101

6.1.1　热力学过程 101

6.1.2　热量　功 101

6.1.3　热力学第一定律 103

6.2　热力学第一定律对理想气体的应用 104

6.2.1　等体过程 104

6.2.2　等压过程 105

6.2.3　等温过程 106

6.2.4　绝热过程 107

6.3.1　循环过程 109

6.3　循环过程　卡诺循环 109

6.3.2　卡诺循环 110

6.4　热力学第二定律 112

6.4.1　可逆过程与不可逆过程 112

6.4.2　热力学第二定律 113

6.4.3　克劳修斯不等式 114

6.4.4　卡诺定理 116

6.5　熵 117

6.5.1　熵　熵增加原理 117

6.5.2　孤立系的平衡判据 119

6.6　熵的微观实质与统计意义 121

6.6.1　宏观状态与微观状态 121

6.6.2　玻尔兹曼关系式 122

习题 124

第7章　液体的表面性质 127

7.1　液体的表面张力 127

7.2　球形液面的附加压强 129

7.3　毛细现象 132

习题 134

第三篇 电磁学 138

第8章　静电场 138

8.1　电场强度　场强叠加原理 138

8.1.1　电荷　电荷守恒定律 138

8.1.2　库仑定律 139

8.1.3　电场　场强叠加原理 140

8.2　静电场的高斯定理 146

8.2.1　电场线 146

8.2.2　电通量 146

8.2.3　高斯定理 147

8.3　静电场环路定理　电势 151

8.3.1　静电场环路定理 151

8.3.2　电势差　电势 152

8.3.3　电势叠加原理 154

8.3.4　等势面　电势梯度 156

8.4　静电场中的导体 158

8.4.1　静电场中的导体　静电屏蔽 158

8.4.2　电容和电容器 159

8.5　静电场中的电介质 161

8.5.1　电介质的极化 161

8.5.2　电介质中的场强　介电常量 162

8.5.3　电位移矢量　有电介质时的高斯定理 164

8.6　静电场的能量 165

8.6.1　电容器储能 165

8.6.2　电场能量　电场能量密度 166

习题 167

第9章　恒定磁场 170

9.1　电流密度矢量　欧姆定律　电动势 170

9.1.1　电流密度矢量 170

9.1.2　电流的恒定条件 171

9.1.3　欧姆定律的微分形式 172

9.1.4　电动势 175

9.1.5　电子逸出功　温差电现象 178

9.2　磁感应强度　毕奥-萨伐尔定律 180

9.2.1　基本磁现象 180

9.2.2　磁场　磁感应强度矢量 182

9.2.3　毕奥-萨伐尔定律 183

9.2.4　运动电荷的磁场 187

9.3　恒定磁场的基本性质 188

9.3.1　磁场的高斯定理 188

9.3.2　安培环路定理 188

9.4.1　安培定律 192

9.4　磁场对载流导线的作用 192

9.4.2　两无限长平行载流直导线间的相互作用力 193

9.4.3　矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩 194

9.5　带电粒子在磁场中的运动 195

9.5.1　洛伦兹力 195

9.5.2　带电粒子在均匀磁场中的运动 196

9.5.3　霍尔效应 197

9.5.4　质谱仪的基本原理 199

9.6　磁介质 200

9.6.1　磁介质的磁化 200

9.6.2　有磁介质存在时磁场的高斯定理和安培环路定理　磁场强度矢量 203

9.6.3　铁磁质 205

习题 207

第10章　电磁感应 213

10.1　法拉第电磁感应定律 213

10.1.1　电磁感应现象 213

10.1.2　法拉第电磁感应定律 214

10.1.3　楞次定律 216

10.2　动生电动势和感生电动势 216

10.2.1　动生电动势 216

10.2.2　感生电动势　感生电场 217

10.3　自感和互感 219

10.3.1　自感 219

10.3.2　互感 220

10.4.1　自感磁能 222

10.4　磁场的能量 222

10.4.2　互感磁能 223

10.4.3　磁场的能量 223

习题 224

第11章　麦克斯韦方程组　电磁波 228

11.1　麦克斯韦方程组 228

11.1.1　静电场、恒定磁场和变化磁场的基本规律 228

11.1.2　位移电流 229

11.1.3　安培环路定理的普遍形式 230

11.1.4　麦克斯韦方程组 230

11.2.1　电磁波的产生及其性质 231

11.2　电磁波 231

11.2.2　电磁波的能流密度 233

11.2.3　电磁波波谱 234

习题 236

第四篇 光学 238

第12章　振动与波 238

12.1　简谐振动 238

12.1.1　概述 238

12.1.2　弹簧振子 238

12.1.3　单摆 239

12.1.4　描述简谐振动的物理量 240

12.1.6　简谐振动的能量 243

12.1.5　简谐振动的旋转矢量表示法 243

12.2　阻尼振动 244

12.2.1　弱阻尼时的衰减振动 244

12.2.2　过阻尼时的衰减振动 245

12.2.3　临界阻尼 245

12.3　受迫振动　共振 245

12.4　振动的合成 247

12.4.1　同方向同频率简谐振动的合成 247

12.4.2　同方向不同频率简谐振动的合成 249

12.4.3　振动方向相互垂直、频率相同的两简谐振动的合成 250

12.5　振动的分解　频谱 253

12.4.4　振动方向相互垂直、频率不同的两简谐振动合成 253

12.6　平面简谐波 255

12.6.1　机械波的产生和传播 255

12.6.2　纵波和横波 255

12.6.3　描述波动的三个基本物理量 256

12.6.4　波的几何描述 257

12.6.5　简谐波的表达式 258

12.6.6　波的能量　声强 260

12.6.7　惠更斯原理　波的衍射 265

12.6.8　波的叠加原理　干涉 266

12.6.9　多普勒效应 268

习题 271

13.1.1　杨氏实验 273

13.1　光的干涉 273

第13章　光波 273

13.1.2　劳埃德镜和半波损 279

13.1.3　相干光源与非相干光源 280

13.1.4　薄膜干涉 281

13.1.5　迈克耳孙干涉仪 290

13.2　光的衍射 292

13.2.1　惠更斯-菲涅耳衍射原理 292

13.2.2　单缝夫琅禾费衍射 295

13.2.3　衍射光栅 299

13.2.4　圆孔夫琅禾费衍射 309

13.2.5　X射线的衍射 311

13.3　光的偏振 312

13.3.1　自然光和偏振光 312

13.3.2　马吕斯定律和布儒斯特定律 315

13.3.3　晶体双折射 317

13.3.4　旋光性 325

习题 327

第14章　光的吸收、散射和色散 331

14.1　光的吸收 331

14.1.1　朗伯定律 331

14.1.2　一般吸收和选择吸收 332

14.1.3　吸收光谱 333

14.2.1　光的散射现象 335

14.2　光的散射 335

14.2.2　瑞利散射 336

14.2.3　散射光的偏振状态和散射光强的角分布 336

14.2.4　拉曼散射 338

14.3　光的色散 339

14.3.1　正常色散 339

14.3.2　反常色散 340

习题 341

第五篇 近代物理基础 344

第15章　量子物理基础 344

15.1　光的粒子性和实物粒子的波动性 344

15.1.1　热辐射 344

15.1.2　光电效应 350

15.1.3　康普顿效应 353

15.1.4　实物粒子的波动性 356

15.2　原子的量子理论 359

15.2.1　不确定关系 360

15.2.2　波函数　薛定谔方程 362

15.2.3　一维无限势阱 366

15.2.4　一维谐振子 370

15.2.5　势垒贯穿（隧道效应） 371

15.3　氢原子 372

15.3.1　氢原子的定态薛定谔方程 372

15.3.2　能量量子化 373

15.3.3　角动量量子化 374

15.3.5　电子自旋 375

15.3.4　角动量空间取向量子化 375

15.3.6　电子概率密度 377

15.4　原子的发射光谱和吸收光谱 379

15.5　分子光谱 380

15.5.1　分子光谱概况 380

15.5.2　分子的转动能级 381

15.5.3　分子的振动能级 382

15.5.4　分子的荧光和磷光 385

习题 386

16.1　原子核基本知识 389

16.1.1　原子核的电荷和质量 389

第16章　原子核和粒子 389

16.1.2　原子核组成、大小和形状 390

16.1.3　原子核的角动量　磁矩 391

16.1.4　原子核的结合能 391

16.1.5　核力 392

16.2　原子核的放射衰变 393

16.2.1　放射性指数衰变规律 393

16.2.2　α衰变 394

16.2.3　β衰变 395

16.2.4　γ衰变 395

16.2.5　放射性强度 395

16.3.2　粒子的基本性质 396

16.3.1　概述 396

16.3　粒子物理简介 396

16.3.3　粒子的相互作用和分类 397

16.3.4　守恒定律 398

16.3.5　强子的夸克模型 399

习题 401

第17章　狭义相对论基础 403

17.1　狭义相对论的基本假设 403

17.1.1　牛顿力学的时空观 403

17.1.2　牛顿时空观遇到的困难 404

17.2　相对论运动学 405

17.2.1　洛伦兹变换 405

17.1.3　狭义相对论基本原理 405

17.2.2　狭义相对论的时空观 408

17.2.3　相对论速度变换 410

17.3　狭义相对论动力学基础 412

17.3.1　相对论动量和质量 412

17.3.2　相对论能量 413

17.3.3　能量和动量的关系 414

17.4　广义相对论简介 415

17.4.1　广义相对论基本原理 416

17.4.2　广义相对论的实验验证 418

习题 420

18.1　光的吸收和辐射 424

18.1.1　粒子数按能级分布 424

第六篇 专题选读 424

第18章　激光 424

18.1.2　吸收和辐射 425

18.2　激光产生的条件 426

18.2.1　粒子数反转 426

18.2.2　光学谐振腔 428

18.2.3　增益和阈值 429

18.3　激光的特性及其应用 431

18.3.1　激光的特性 431

18.3.2　激光的应用 432

19.1　核磁共振基本原理 435

19.1.1　原子核的自旋和磁矩 435

第19章　核磁共振 435

19.1.2　外磁场中原子核的进动 436

19.1.3　核磁矩与恒定外磁场的相互作用能 437

19.1.4　核磁共振 438

19.1.5　饱和与弛豫 439

19.2　核磁共振的实现方法 440

19.3　核磁共振的应用 441

第20章　半导体物理基础 442

20.1　半导体基本概念 442

20.1.1　固体的能带结构 442

20.1.2　半导体的杂质态 444

20.1.3　半导体的输运性质 446

20.2　半导体器件和技术 446

21.1　超导电现象 450

第21章　超导电性 450

21.2　超导体的电磁特性 451

21.2.1　零电阻 451

21.2.2　迈斯纳效应 452

21.3　超导的应用 454

第22章　物理学技术在农业中的应用 457

22.1　核技术 457

22.1.1　植物辐射诱变育种 457

22.1.2　核素示踪技术 458

22.1.3　食品辐照贮藏保鲜 458

22.1.4　昆虫辐射不育技术的应用 458

22.2.1　电场技术 459

22.2　电磁学、光学和声学技术 459

22.2.2　磁场技术 460

22.2.3　光技术 461

22.2.4　声技术 463

22.3　离子束技术 464

22.4　光谱技术 465

22.4.1　近红外光谱 465

22.4.2　紫外和可见光光谱 466

22.5　精确农业 466

参考文献 469

附录 471

附录1　基本物理常量1998年的推荐值 471

附录2　保留单位和标准值 471