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第一章　我们的宇宙 1

1.1　宇宙、太阳、地球和人 1

1.1.1　宇宙 1

1.1.2　太阳系和太阳 3

1.1.3　地球与人 6

1.2　天文学与宇宙学 9

1.3　宇宙的起源和演化 10

1.3.1　盘古开天地的古代神话故事 10

1.3.2　宇宙学原理和哈勃定律 11

1.3.3　大爆炸宇宙模型 13

第二章　经典力学与航天 18

2.1　牛顿生平与牛顿运动定律 18

2.1.1　不是天生的神童 19

2.1.2　牛顿的数学成就 19

2.1.3　牛顿的数学成就构成了力学大厦 20

2.1.4　牛顿的光学成就 21

2.1.5　牛顿运动三定律 21

2.2　力学量守恒与航天技术 22

2.2.1　动量守恒与火箭推动技术 22

2.2.2　机械能守恒与宇宙速度 25

2.2.3　角动量守恒与卫星运动 28

2.3　航天技术的应用 30

2.3.1　航天器的发射、运行和回收 30

2.3.2　通讯卫星 33

2.3.3　气象卫星 35

2.3.4　太空探测器 37

第三章　混沌 38

3.1　混沌现象简介 38

3.1.1　蝴蝶效应 39

3.1.2　天体运动中的混沌现象 40

3.1.3　生物界的混沌 43

3.2　混沌的本质 47

3.2.1　混沌概念的演化 47

3.2.2　混沌的基本特征 49

3.2.3　混沌的识别 54

3.3　几个混沌行为的数学模型及其应用 60

3.3.1　达芬（Duffing）方程 61

3.3.2　洛伦兹（E.N Lorenz）方程 64

3.3.3　逻辑斯蒂（logistic）映射 66

第四章　热学发展与科技革命 73

4.1　热学发展史 73

4.1.1　温度的定义及测量 73

4.1.2　能量守恒定律——热力学第一定律的确立 75

4.1.3　分子运动论的发展及统计物理的发展 78

4.2　热机与工业革命 79

4.3　熵与信息 82

4.3.1　可逆与不可逆过程 82

4.3.2　熵与熵增原理 83

4.3.3　熵概念的演化与应用 85

4.4　低温技术 86

4.4.1　低温技术的发展 87

4.4.2　获得低温的方法 88

4.4.3　低温的应用 92

第五章　有声与无声的世界——波 94

5.1　波动的基本知识 94

5.1.1　机械波的形成 94

5.1.2　描述波的物理量 96

5.1.3　波的表示 97

5.1.4　波的干涉和衍射 98

5.1.5　电磁波概述 99

5.2　多普勒效应及其应用 100

5.2.1　机械波的多普勒效应 100

5.2.2　电磁波的多普勒效应 101

5.2.3　多普勒效应的应用 101

5.3　超声波和次生波的应用 104

5.3.1　声波概述 104

5.3.2　超声波的特征 105

5.3.3　超声波的应用 107

5.3.4　次生波及其应用 111

第六章　电磁学与近代科学 114

6.1 电磁学的发展概述 114

6.1.1　电磁现象的早期认识和研究 114

6.1.2　库仑定律的发现和验证 116

6.1.3　电与磁的互生 117

6.1.4　电磁场理论的建立 119

6.2　电磁学与现代生活 121

6.2.1　静电与现代生活 121

6.2.2　磁与现代生活 124

6.2.3　电磁场及其应用 126

第七章　有色和无色的世界——光 131

7.1 光的本性 131

7.1.1　光的微粒说 131

7.1.2　光的波动说 132

7.1.3　光的波粒二象性 137

7.2　有颜色的世界 139

7.2.1　光的三原色 139

7.2.2　人眼的视觉 142

7.2.3　光的吸收、散射和色散与物质的颜色 144

7.3　形形色色的新光源 148

7.3.1　激光原理简介 148

7.3.2　激光器介绍 152

7.3.3　激光的特性及应用 155

7.4　红外线和紫外线 160

7.4.1　红外线的产生和特性 161

7.4.2　红外线的应用 162

7.4.3　紫外线的产生 166

7.4.4　紫外线的性质、应用及其防护 166

第八章　物理学与新材料、新能源 168

8.1　新材料、新能源技术与人类文明 168

8.1.1　新材料对现代生活的影响 169

8.1.2　新能源对现代生活的影响 170

8.2　新材料概述 171

8.2.1　凝聚态物理与材料学 172

8.2.2　新型金属材料 173

8.2.3　新型无机非金属材料 176

8.3　新能源 182

8.3.1　太阳能 184

8.3.2　核能 186

8.3.3　氢能 189

第九章　信息和信息技术 191

9.1　信息和信息技术概述 191

9.2　信息的获取技术 195

9.2.1　传统的信息获取方式 195

9.2.2　现代信息的获取方式 196

9.3　信息的存储技术 199

9.3.1　印刷型存储信息 200

9.3.2　缩微型存储信息 200

9.3.3　磁存储信息 201

9.3.4　光存储信息 203

9.4　信息的传输技术 210

9.4.1　移动通信技术 211

9.4.2　光纤通信 212

9.4.3　卫星通信 215

9.4.4　量子通信 216

9.5　信息的处理技术 217

9.5.1　电子计算机的组成和基本原理 218

9.5.2　电子计算机的发展简史 219

9.5.3　电子计算机技术的发展趋势 221