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绪论 1

一、物理学的研究对象和内容 1

二、物理学与生物学、农学 4

第一篇 力学基础 9

第一章 运动和力 11

第一节 质点运动学 11

一、时间和长度的量度 参考系和坐标系 质点 11

二、位置矢量 位移 12

三、速度 加速度 13

第二节 牛顿运动定律 14

一、牛顿第一定律 惯性系 14

二、牛顿第二定律 14

三、牛顿第三定律 15

第三节 力学相对性原理 惯性力 15

一、力学相对性原理 伽利略变换 15

二、惯性力 16

思考题 17

习题 18

第二章 动量守恒 角动量守恒 21

第一节 动量定理 动量守恒定律 21

一、动量 冲量和质点动量定理 21

二、质点系的动量定理 22

三、动量守恒定律 23

第二节 角动量定理 角动量守恒 24

一、质点角动量 24

二、力矩 25

三、质点角动量定理 25

四、质点系角动量定理 26

五、刚体绕固定轴的转动 27

六、角动量守恒定律 28

思考题 30

习题 31

第三章 能量与能量守恒 33

第一节 功和能 33

一、功 33

二、动能和动能定理 35

第二节 势能 36

一、保守力场及势能 36

二、机械能守恒定律 38

三、势垒与势阱 38

四、势能与力的关系 39

第三节 能量守恒定律 40

一、能量守恒定律 40

二、系统与平衡态 41

三、热力学第一定律 42

第四节 理想气体的内能 42

一、理想气体 42

二、自由度 43

三、能量均分定理 44

第五节 理想气体的热力学过程 45

一、等体过程 46

二、等压过程 46

三、等温过程 47

四、绝热过程 48

思考题 50

习题 50

第四章 流体力学 53

第一节 流体静力学 53

一、静止流体内的压强 53

二、液体的表面张力 54

三、球形液面内外的压强差 57

四、毛细现象 58

第二节 理想流体的定常流动 60

一、连续性方程 60

二、理想流体的定常流动 61

三、伯努利方程 62

四、伯努利方程应用举例 63

第三节 黏性流体的流动 64

一、流体的黏性 64

二、黏性流体在圆管中的流动 65

三、黏力 67

四、雷诺数 68

思考题 69

习题 69

第五章 振动与波 73

第一节 振动 73

一、简谐振动 73

二、阻尼振动 78

三、受迫振动 共振 79

四、振动的合成 80

五、振动的分解 频谱 85

第二节 波 86

一、机械波的产生和传播 86

二、简谐波的表达式 波速 88

三、波的能量 声强 91

四、波的传播 96

五、波的叠加原理 干涉 97

六、多普勒效应 98

思考题 99

习题 100

第二篇 热学 103

第六章 气体动理论 105

第一节 理想气体的压强 105

第二节 温度与分子平均平动动能的关系 107

第三节 气体分子的速率分布律 108

一、统计规律 分布函数 109

二、麦克斯韦速率分布律 110

三、理想气体的特征速率 111

四、麦克斯韦速率分布律的实验验证 113

第四节 玻尔兹曼分布律 114

一、玻尔兹曼分布律 114

二、等温大气的压强分布 116

第五节 真实气体的状态方程 118

思考题 119

习题 120

第七章 宏观过程的方向性 123

第一节 热力学第二定律 123

一、可逆过程与不可逆过程 123

二、热力学第二定律 124

三、卡诺循环 124

四、克劳修斯不等式 126

第二节 熵 128

一、熵 熵增加原理 128

二、孤立系的平衡判据 131

三、自由能 自由焓 132

第三节 熵的微观实质与统计意义 133

一、宏观状态与微观状态 133

二、玻尔兹曼关系式 134

第四节 非平衡态热力学简介 135

一、输运过程的宏观规律 135

二、局域平衡假设 137

三、非平衡态的热力学第二定律 137

四、熵平衡方程 138

思考题 139

习题 140

第三篇 电磁学 143

第八章 静电场 145

第一节 电场强度 场强叠加原理 145

一、电荷 电荷守恒定律 145

二、库仑定律 146

三、电场强度 电场叠加原理 147

第二节 高斯定理 153

一、电通量 154

二、高斯定理 155

三、高斯定理应用举例 157

第三节 静电场环路定理 电势 159

一、静电场环路定理 159

二、电势能 电势差和电势 160

三、电势叠加原理 162

四、等势面 电势梯度 164

第四节 电容器 静电场的能量 166

一、电容和电容器 166

二、电容器储能 168

三、静电场的能量 169

第五节 静电场中的电介质 170

一、电介质的极化 170

二、介质中的场强 介电常数 171

三、电位移矢量 有电介质时的高斯定理 173

第六节 静电场的应用 175

一、静电场处理种子 175

二、电晕放电处理种子 176

三、人工诱发闪电的应用 176

四、静电喷农药和静电人工授粉 176

思考题 177

习题 178

第九章 恒定磁场 182

第一节 电流密度矢量 欧姆定律 电动势 182

一、电流密度矢量 182

二、电流的恒定条件 183

三、欧姆定律的微分形式 184

四、电源及其电动势 186

五、含电源电路的欧姆定律 187

第二节 磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律 190

一、基本磁现象 190

二、磁场 磁感应强度矢量 191

三、毕奥-萨伐尔定律 192

四、运动电荷的磁场 196

第三节 恒定磁场的基本性质 197

一、磁场的高斯定理 197

二、安培环路定理 197

第四节 磁场对载流导线的作用 200

一、安培定律 200

二、两无限长平行载流直导线间的相互作用力 202

三、矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩 202

第五节 带电粒子在磁场中的运动 203

一、洛伦兹力 203

二、带电粒子在均匀磁场中的运动 204

三、霍尔效应 206

四、质谱仪的基本原理 207

第六节 磁介质 208

一、磁介质的磁化 208

二、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 212

三、铁磁质 213

四、磁的应用 215

思考题 217

习题 219

第十章 电磁感应 224

第一节 电磁感应基本定律 224

一、电磁感应现象 224

二、法拉第电磁感应定律 225

三、楞次定律 226

第二节 动生电动势 227

第三节 感生电动势 感应电场 229

第四节 自感和互感 231

一、自感 231

二、互感 234

第五节 磁场的能量 236

一、自感磁能 236

二、互感磁能 236

三、磁场的能量 237

思考题 238

习题 239

第十一章 麦克斯韦方程组和电磁波 242

第一节 麦克斯韦方程组 242

一、静电场、恒定磁场和变化磁场的基本规律 242

二、位移电流 244

三、麦克斯韦方程组 245

第二节 电磁波 246

一、电磁波的产生和电磁波的性质 246

二、电磁波的能流密度 248

三、电磁波波谱 249

思考题 251

习题 252

第四篇 光学 253

第十二章 光的干涉和衍射 255

第一节 光的干涉的一般理论 255

一、光的叠加原理 255

二、光的相干叠加 255

第二节 分波阵面干涉 258

一、杨氏双缝干涉实验 258

二、劳埃德镜干涉实验及半波损失 261

第三节 薄膜干涉 261

一、等倾干涉 262

二、等厚干涉 264

第四节 迈克耳孙干涉仪 269

一、结构与光路 269

二、干涉条纹 270

三、应用 271

第五节 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理 272

一、光的衍射现象及其分类 272

二、惠更斯-菲涅耳原理 273

第六节 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 274

一、单缝夫琅禾费衍射 274

二、圆孔夫琅禾费衍射 278

第七节 平面透射光栅 278

一、光栅的构成 278

二、光栅方程 279

三、光栅衍射图样的特征 280

四、光栅光谱 282

五、全息照相 284

第八节 X射线衍射 286

思考题 287

习题 287

第十三章 光的偏振 290

第一节 光的偏振态 290

一、光的偏振态 290

二、二向色性 马吕斯定律 292

第二节 反射和折射时的偏振现象 294

第三节 双折射现象 295

一、寻常光和非常光 295

二、晶体的光轴 主截面 主平面 296

三、惠更斯对双折射现象的解释 297

四、尼科耳棱镜 299

五、波片 299

六、圆偏振光和椭圆偏振光的获得及偏振光的检验 300

第四节 旋光性 303

思考题 305

习题 305

第十四章 光的吸收 色散和散射 308

第一节 光的吸收 308

一、朗伯定律 308

二、一般吸收和选择吸收 309

三、吸收光谱 310

第二节 光的色散 310

一、正常色散 310

二、反常色散 311

第三节 光的散射 312

一、光的散射现象 312

二、瑞利散射 313

三、散射光强的角分布和偏振状态 313

四、拉曼散射 314

思考题 315

习题 315

第五篇 量子物理基础 317

第十五章 光的量子性 319

第一节 热辐射 319

一、基尔霍夫定律 319

二、黑体辐射的实验规律 320

三、经典理论的困难 321

四、普朗克公式和能量子假设 322

第二节 光的粒子性和实物粒子的波动性 324

一、光电效应 324

二、实物粒子的波动性 327

思考题 331

习题 331

第十六章 原子的量子理论 333

第一节 不确定关系 333

第二节 波函数 薛定谔方程 335

一、波函数 335

二、薛定谔方程 337

三、一维无限势阱 339

第三节 氢原子 342

一、氢原子的定态薛定谔方程 342

二、能量量子化 344

三、角动量量子化 344

四、角动量空间取向量子化 345

五、电子自旋 346

六、电子概率密度 347

第四节 原子的发射光谱和吸收光谱 349

第五节 分子光谱 350

一、分子光谱概况 350

二、分子的转动能级 352

三、分子的振动能级 352

四、分子的荧光和磷光 355

思考题 356

习题 357

第十七章 激光 358

第一节 光的吸收和辐射 358

一、粒子数按能级分布 358

二、吸收和辐射 359

第二节 产生激光的条件 362

一、粒子数反转 362

二、光学谐振腔 364

三、增益和阈值 365

第三节 激光的特性及其应用 367

一、激光的特性 367

二、激光的应用 368

思考题 370

习题 370

附录 372

附表1 基本物理常量1986年的推荐值 372

附表2 保留单位和标准值 372

参考文献 373