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1 引言 1

1.1 从经典物理到近代物理 1

1.2 近代物理学的基本问题 5

1.3 单位和常数 11

2 狭义相对论时空性质 14

2.1 迈克耳孙-莫雷实验 14

2.2 爱因斯坦相对性原理 16

2.3 时间的相对性 17

2.4 长度的相对性 20

2.5 洛伦兹变换和速度叠加 22

2.6 支持洛伦兹变换的实验 27

2.7 四维时空间隔 31

2.8 闵可夫斯基空间 33

3 狭义相对论质点力学 39

3.1 粒子的运动学描述 39

3.2 粒子的动力学关系 43

3.3 能量动量关系的讨论 48

3.4 相互作用多粒子体系 52

3.5 粒子的衰变 55

3.6 两体反应 59

3.7 相对论多普勒效应 64

4 辐射的量子性 68

4.1 光电效应 68

4.2 X射线及其在晶体上的衍射 71

4.3 X射线轫致辐射谱 75

4.4 康普顿效应 78

4.5 电子偶的产生和湮灭 81

4.6 光子的吸收 84

4.7 穆斯堡尔效应 86

4.8 引力场中的光子 89

4.9 电磁波的统计诠释 91

4.10 光子的测不准关系 95

5 粒子的波动性 98

5.1 电子 98

5.2 德布罗意波 101

5.3 电子晶体衍射实验 103

5.4 电子双缝衍射实验 107

5.5 中子晶体衍射实验 109

5.6 中子单缝和双缝衍射实验 112

5.7 N-A形状弹性散射 115

5.8 引力场的效应 118

5.9 波函数的统计诠释 121

5.10 粒子的测不准关系 126

6 卢瑟福-玻尔原子模型 133

6.1 原子模型问题 133

6.2 卢瑟福散射公式 137

6.3 卢瑟福散射公式的实验验证 141

6.4 原子的电子结构问题 147

6.5 氢原子光谱的巴尔末-里德伯公式 150

6.6 玻尔理论 153

6.7 玻尔理论的应用 159

7 波动方程 163

7.1 波动方程的提出 163

7.2 量子化的能级 166

7.3 夫兰克-赫兹实验 172

7.4 轨道角动量 175

7.5 斯特恩-盖拉赫实验 181

7.6 电子自旋 185

7.7 隧道效应 189

7.8 矢量势 194

7.9 规范不变性原理 197

7.10 阿哈罗诺夫-玻姆效应 201

8 氢原子和类氢离子 205

8.1 能级和径向波函数 205

8.2 辐射跃迁和选择定则 212

8.3 矢量模型和角动量相加 217

8.4 自旋-轨道耦合 220

8.5 氢原子能级的精细结构 223

8.6 兰姆移位 227

8.7 氢原子的磁矩 229

8.8 氢原子能级的超精细结构 231

9 多电子原子 234

9.1 氦原子基态 234

9.2 泡利不相容原理 237

9.3 原子基态的电子组态 239

9.4 角动量耦合和能级的精细结构 248

9.5 原子的基态 253

9.6 单电子光谱 256

9.7 双电子光谱 262

9.8 内层电子激发和X射线谱 266

9.9 塞曼效应 273

9.10 顺磁共振 278

10 辐射场的统计性质 280

10.1 热辐射 280

10.2 黑体辐射 283

10.3 普朗克黑体辐射定律 286

10.4 辐射场（光子气体）的热力学 290

10.5 宇宙微波背景辐射 292

10.6 爱因斯坦辐射理论 296

10.7 谱线的宽度 299

10.8 激光的基本概念 302

11 分子结构 305

11.1 氢分子离子 305

11.2 s-共价键分子 309

11.3 其它共价键分子 310

11.4 离子键与电离度 317

11.5 分子的振动 320

11.6 分子的转动 324

11.7 分子的振动转动谱带 328

12 固体 333

12.1 离子晶体 333

12.2 其它类型晶体 338

12.3 晶态和非晶态固体 343

12.4 固体的能带 349

12.5 金属中的自由电子气体 355

12.6 晶格的振动 363

12.7 声子 368

13 超流与超导 374

13.1 液氦Ⅱ 374

13.2 环流量子化 379

13.3 玻色-爱因斯坦分布 381

13.4 玻色-爱因斯坦凝聚 384

13.5 超导电性 388

13.6 库珀对和BCS理论 397

13.7 伦敦方程和磁通量子化 401

13.8 约瑟夫森效应和SQUID 405

14 原子核 412

14.1 从天然放射性到中子的发现 412

14.2 原子核的几何性质 418

14.3 原子核的结合能和稳定性 425

14.4 氘核 429

14.5 核力 432

14.6 原子核结构模型 438

14.7 原子核衰变 445

14.8 核物质 451

15 粒子物理 456

15.1 正反粒子对称性 456

15.2 时空对称性 460

15.3 π介子 464

15.4 同位旋 468

15.5 中性K介子 474

15.6 相互作用 478

15.7 弱电统一和中间玻色子 487

15.8 夸克模型和QCD 492

16 广义相对论的基本概念 500

16.1 等效原理和局部惯性系 500

16.2 时空弯曲和短程线 503

16.3 引力场中的时空和施瓦西度规 507

16.4 行星近日点的进动 511

16.5 星光的引力偏转和雷达回波的延迟 515

16.6 光频在引力场中的移动 521

16.7 黑洞 522

17 天体和宇宙 527

17.1 物质结构的层次 527

17.2 行星尺度 530

17.3 恒星尺度 536

17.4 恒星中的核反应 545

17.5 宇宙大尺度结构 550

17.6 膨胀宇宙 556

17.7 宇宙的演化 562

18 结语 568

附录 571

A1 元素周期表 571

A2 凝聚态元素性质 572

A3 同位素简表 576

A4 太阳系简表 578

习题 580

主要参考书目 617