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引言——打开微观世界的窗户 1

一、历史背景 1

二、电子的发现 2

三、X射线的发现 5

四、放射性的发现 6

五、原子核的发现 9

第一讲 山雨欲来风满楼——相对论产生的历史背景 13

一、绝对空时观 伽里略变换和力学相对性原理 13

二、电磁场和光的传播 18

三、以太风，你在哪里? 20

四、迈克尔逊-莫雷实验 26

五、洛仑兹等人的尝试 31

第二讲 陌生的高速世界 34

一、爱因斯坦的选择 34

二、同时性的相对性 35

三、洛仑兹变换 38

四、速度相加定理——是否可以超过光速? 43

五、运动物体长度的收缩 46

六、运动时钟的变慢 50

七、相对论力学 质量随速度的增长 56

八、质能关系 59

九、小结 63

第三讲 广义相对论简介 65

一、问题的提出 65

二、惯性质量和引力质量相等的实验 等效原理 68

三、引力场中空-时性质的非欧性 72

四、空-时度规和四维不变弧元 74

五、广义协变原理 81

六、引力场方程 引力场中质点的运动 83

七、引力频移 87

八、光或无线电波在太阳旁的偏折 95

九、水星轨道近日点的进动 97

十、雷达波传播中的时间延迟 98

第四讲 关于相对论一些问题的讨论 101

一、狭义相对论在科学性上有什么问题? 101

二、光速不变合理吗? 104

三、引力波的问题 106

四、相对论是完全相对的吗? 107

五、相对论的适用范围 112

第五讲 波粒二象性 量子论的诞生 114

一、热辐射 114

二、普朗克公式及其解释 118

三、光子的概念 123

四、原子的稳定性 光谱线系 125

五、氢原子的玻尔模型 128

六、电子的波性 电子衍射 135

七、定态驻波和能量量子化 140

八、小结 145

[附录]德布罗意关系的导出 146

第六讲 量子力学引论 149

一、引言 149

二、波函数的线性迭加原理和统计解释 150

三、薛定谔方程 155

四、定态 本征值和本征函数 160

五、角动量 168

六、氢原子中的电子 174

七、电子的自旋 泡里不相容原理和原子的壳层结构 180

八、原子的发光 187

九、算符 对易关系和不确定关系 196

十、氢分子离子(H+2)和氢分子(H2) 化学键 205

十一、小结 218

第七讲 原子核放射性和辐射的性质 222

一、原子核的结合能 222

二、α、β、γ、放射性概述 229

三、射线与物质相互作用的特征 242

四、放射性衰变规律 254

五、14C在考古中的应用(14C鉴年法) 261

[附录]探测器简介 263

一、电离室 263

二、G-M计数管 265

三、闪烁计数器 267

四、半导体探测器 270

第八讲 原子能 273

一、从太阳谈起 273

二、聚变和裂变的可能性 275

三、裂变的发现 277

四、裂变链式反应和反应堆 279

五、原子弹和氢弹 284

六、受控热核聚变的研究 289

一、稳定(和亚稳)核的分布 294

第九讲 原子核物理的发展 294

二、原子核的液滴模型 核结合能的半经验公式 297

三、核反应的截面 300

四、共振与复合核 304

五、原子核的壳层模型和综合模型 309

六、超铀元素的发现 313

七、超重元素的探索 315

[附录]加速器简介 317

一、引言 317

二、静电加速器 319

三、直线加速器 320

四、回旋加速器 322

五、同步回旋加速器 324

六、同步加速器 325

七、强聚焦和超高能质子同步加速器 327

八、对撞机 327

九、重离子加速器 329

第十讲 基本粒子和宇宙线 331

一、正电子的发现 331

二、其它反粒子的发现 336

三、μ和π的发现 339

四、同位旋 343

五、K介子和超子的发现 奇异数 344

六、“稳定”粒子表 350

七、宇宙线 350

[附录]径迹探测器 359

一、云室 359

二、气泡室 361

三、火花室 362

四、核乳胶 363

五、固体径迹探测器 363

一、共振态的发现 364

第十一讲 高能物理研究些什么 364

二、相互作用的分类 368

三、守恒定律和对称性 377

四、强子的SU3对称性 379

五、宇称不守恒的发现 383

六、时间反演不守恒的发现 393

七、强子有结构吗? 396

八、夸克(层子)模型 401

九、J／ψ等新粒子的发现 c夸克(粲层子) 411

[附录]带电粒子在原子核势场中的运动 422

一、质心系和质心系能量 422

二、轨道角动量 平面波按角动量的分解 424

三、原子核的库仑势垒 卢瑟福散射和核散射 426

四、中子被核的散射 427

五、势垒的穿透和α衰变 427

六、截面的高能极限 428

结束语 430