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第7章 气体动理论 1

7.1平衡态 温度和理想气体的状态方程 1

7.1.1热力学系统 平衡态 状态参量 1

7.1.2温度 热力学第零定律 温标 3

7.1.3理想气体状态方程 4

7.2理想气体压强 温度的微观意义 5

7.2.1理想气体的微观模型 5

7.2.2理想气体的压强 6

7.2.3温度的微观意义 8

7.3能量均分定理 理想气体的内能 9

7.3.1自由度 9

7.3.2能量均分定理 11

7.3.3理想气体的内能 12

7.4麦克斯韦速率分布律 13

7.4.1速率分布函数 13

7.4.2麦克斯韦速率分布律 14

7.4.3三种统计速率 15

7.5气体的输运现象 分子的碰撞 19

7.5.1分子的平均碰撞频率 20

7.5.2平均自由程 20

7.5.3黏滞现象 21

7.5.4热传导现象 22

7.5.5扩散现象 23

提要 25

思考题 26

习题 27

第8章 热力学基础 29

8.1热力学第一定律 29

8.1.1准静态过程 29

8.1.2功 热量 内能 31

8.1.3热力学第一定律 35

8.1.4摩尔热容 35

8.2理想气体的几个特殊过程 36

8.2.1等容过程——气体的摩尔定容热容 37

8.2.2等压过程——气体的摩尔定压热容 38

8.2.3等温过程 39

8.2.4绝热过程 42

8.2.5多方过程 45

8.3循环过程 卡诺循环 48

8.3.1循环过程 48

8.3.2热机 制冷机与热泵 49

8.3.3卡诺循环 53

8.4热力学第二定律 57

8.4.1自然过程的方向 57

8.4.2可逆过程和不可逆过程 58

8.4.3热力学第二定律的两种主要表述 59

8.4.4开尔文表述与克劳修斯表述的等效性 60

8.5卡诺定理 60

8.5.1卡诺定理 61

8.5.2卡诺定理的证明 61

8.6熵与熵增加原理 62

8.6.1克劳修斯等式 62

8.6.2熵 63

8.6.3克劳修斯不等式 64

8.6.4熵增加原理 65

8.7热力学第二定律的本质和熵的统计意义 66

8.7.1几个重要概念 66

8.7.2热力学第二定律的本质 68

8.7.3熵的统计意义 68

8.7.4熵变的计算 68

提要 70

思考题 71

习题 74

第9章 振动和波 79

9.1简谐振动 79

9.1.1简谐振动的特征 79

9.1.2简谐振动的特征物理量 82

9.1.3简谐振动的旋转矢量表示法 83

9.1.4几种常见的简谐振动 87

9.1.5简谐振动的能量 89

9.2阻尼振动 受迫振动 共振 91

9.2.1阻尼振动 91

9.2.2受迫振动 93

9.2.3共振 94

9.3电磁振荡 94

9.3.1振荡电路 无阻尼自由电磁振荡 94

9.3.2阻尼振荡 96

9.4振动的合成 96

9.4.1两个同方向同频率简谐振动的合成 96

9.4.2两个同方向不同频率简谐振动的合成 98

9.4.3两个同频率相互垂直简谐振动的合成 100

9.5简谐波 101

9.5.1机械波的产生 102

9.5.2简谐波的波函数 105

9.5.3简谐波的能量 109

9.6波的叠加 驻波 112

9.6.1惠更斯原理 112

9.6.2波的干涉 114

9.6.3驻波 117

9.7声波 121

9.7.1声波 121

9.7.2超声波 122

9.7.3次声波 123

9.8电磁波 123

9.8.1电磁波的产生与传播 123

9.8.2电磁波的特性 124

9.8.3电磁波的能量 125

9.8.4电磁波的动量 126

9.8.5电磁波谱 127

提要 128

思考题 129

习题 131

第10章 波动光学 135

10.1光的干涉 136

10.1.1光源 136

10.1.2相干光 136

10.1.3获得相干光的方法 136

10.1.4光程 光程差 137

10.2杨氏双缝干涉 139

10.2.1杨氏双缝干涉实验 140

10.2.2光波的空间相干性 142

10.2.3劳埃德镜 143

10.3薄膜干涉 144

10.3.1薄膜干涉 144

10.3.2劈尖 牛顿环 148

10.3.3迈克耳孙干涉仪 155

10.4光的衍射 158

10.4.1光的衍射现象 158

10.4.2惠更斯-菲涅耳原理 159

10.4.3衍射的分类 161

10.5夫琅和费衍射 161

10.5.1单缝衍射 161

10.5.2圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 165

10.6光栅衍射 168

10.6.1衍射光栅 169

10.6.2光栅方程 170

10.6.3谱线的缺级 172

10.6.4衍射光谱 174

10.7光的偏振 175

10.7.1自然光与偏振光 175

10.7.2偏振光的应用 177

10.8马吕斯定律 177

10.8.1起偏和检偏 177

10.8.2马吕斯定律 178

10.9反射光和折射光的偏振 179

10.9.1反射起偏 180

10.9.2布儒斯特定律 180

10.9.3透射起偏 181

10.10双折射 182

10.10.1 o光和e光 182

10.10.2人工双折射 184

提要 184

思考题 187

习题 189

第11章 量子物理基础 193

11.1热辐射 普朗克能量子假说 194

11.1.1热辐射现象 194

11.1.2研究热辐射的理想模型——黑体 195

11.1.3黑体辐射的实验定律 195

11.1.4经典物理学遇到的困难 197

11.1.5普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 198

11.2光电效应 康普顿效应 199

11.2.1光电效应 199

11.2.2康普顿效应 204

11.2.3光电效应与康普顿效应的关系 209

11.3物质的本性 209

11.3.1光的波粒二象性 209

11.3.2德布罗意波 210

11.3.3德布罗意假设的实验证明 212

11.4玻尔的氢原子理论 214

11.4.1玻尔氢原子理论思想的来源 214

11.4.2玻尔的氢原子理论 217

11.5薛定谔方程 220

11.5.1不确定关系 220

11.5.2波函数及其统计解释 223

11.5.3薛定谔方程 225

11.6薛定谔方程的应用举例 228

11.6.1一维无限深势阱 228

11.6.2一维方势垒 隧道效应 230

11.6.3量子力学中的原子结构问题 231

11.7激光原理 234

11.7.1激光产生的物理基础 235

11.7.2激光器 237

11.7.3激光束的特性和应用 238

提要 240

思考题 243

习题 245

第12章 狭义相对论简介 248

12.1经典力学的时空观 248

12.1.1伽利略变换 牛顿力学相对性原理 248

12.1.2经典力学的时空观 249

12.2迈克耳孙-莫雷实验 250

12.2.1寻找以太的努力 250

12.2.2迈克耳孙-莫雷实验 250

12.3狭义相对论的基本原理 252

12.4狭义相对论的时空观 253

12.4.1必须修改牛顿力学的时空观 253

12.4.2同时的相对性 254

12.4.3长度的相对性 256

12.5洛伦兹变换 257

12.5.1洛伦兹坐标变换 257

12.5.2洛伦兹速度变换 258

12.6支持洛伦兹变换的实验 259

12.6.1地球上的μ子流 259

12.6.2 π介子的寿命 259

12.6.3斯坦辐直线加速器中的电子 259

12.6.4双胞胎效应 259

12.7狭义相对论的动量和能量 260

12.7.1动量与速度的关系 260

12.7.2狭义相对论力学的基本方程 261

12.7.3质量与能量的关系 261

12.7.4动量与能量的关系 262

提要 263

思考题 264

习题 265

附录 数学基础 266

习题参考答案 273

参考文献 279