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第四篇 电磁学（磁学部分及电磁场理论） 3

第12章 恒定磁场 3

12.1 基本磁现象 3

12.2 磁场 磁感应强度 4

12.3 毕奥-萨伐尔定律 6

12.3.1 毕奥-萨伐尔定律 6

12.3.2 应用 7

12.4 运动电荷的磁场 10

12.5 磁场的高斯定理 11

12.5.1 磁感应线 11

12.5.2 磁通量 12

12.5.3 磁场的高斯定理 13

12.6 安培环路定理 13

12.6.1 安培环路定理 13

12.6.2 安培环路定理的应用 15

12.7 带电粒子在磁场中的运动 18

12.7.1 带电粒子在均匀磁场中的运动规律 18

12.7.2 应用 20

12.8 载流导线在磁场中的受力 24

12.8.1 载流导线在磁场中的受力安培定律 24

12.8.2 电流单位安培的定义 25

12.8.3 闭合载流线圈在均匀磁场中受力、力矩及其应用 26

思考题 30

习题 30

第13章 电磁感应 35

13.1 法拉第电磁感应定律 35

13.1.1 电磁感应现象 35

13.1.2 楞次定律 36

13.1.3 法拉第电磁感定律 37

13.1.4 感应电动势的正负 38

13.1.5 其他相关问题 38

13.2 在磁场中运动的导体内的感应电动势——动生电动势 40

13.2.1 动生电动势 40

13.2.2 用洛伦兹力解释动生电动势 40

13.2.3 计算动生电动势的公式 41

13.2.4 洛伦兹力不做功 41

13.3 感生电动势与感生电场 44

13.3.1 问题的提出 44

13.3.2 感生电场与感生电动势 45

13.3.3 电子感应加速器 47

13.4 涡电流 48

13.4.1 涡电流 48

13.4.2 涡电流的有效利用 48

13.5 自感应和自感系数 51

13.5.1 自感现象 51

13.5.2 自感系数与自感电动势 51

13.6 互感应和互感现象 53

13.6.1 互感现象 53

13.6.2 互感系数与互感电动势 53

13.7 磁场的能量 56

13.7.1 自感磁能 56

13.7.2 磁能密度 57

13.7.3 互感磁能 59

思考题 60

习题 60

第14章 物质的磁性 64

14.1 磁介质的分类与磁介质的磁化 64

14.1.1 磁介质及其磁化 64

14.1.2 磁介质的分类 64

14.2 磁化强度 磁化电流 66

14.2.1 分子磁矩 66

14.2.2 附加磁矩△m 66

14.2.3 磁化强度 67

14.2.4 磁化电流 67

14.3 有介质存在时的安培环路定理 68

14.3.1 磁场强度 有介质存在时的安培环路定理 68

14.3.2 磁场强度、磁感应强度、磁化强度之间的关系 69

14.4 铁磁质 69

14.4.1 铁磁质的磁化规律——磁滞回线 70

14.4.2 铁磁质的分类 71

14.4.3 铁磁质的磁化机理 72

14.4.4 2007年诺贝尔物理学奖简介 73

14.4.5 地磁场 74

思考题 75

习题 75

第15章 麦克斯韦方程组 电磁场与电磁波 78

15.1 麦克斯韦电磁场理论 78

15.1.1 涡旋电场假说 78

15.1.2 位移电流假说 79

15.1.3 麦克斯韦-安培环路定理 81

15.2 麦克斯韦方程组 82

15.2.1 普遍情况下的高斯定理 82

15.2.2 麦克斯韦方程组 83

15.2.3 电磁场的边界条件 84

15.3 电磁场与电磁波 84

15.3.1 电磁场与电磁波 84

15.3.2 电磁振荡 无阻尼自由电磁振荡方程 85

15.3.3 电磁辐射 87

15.3.4 平面电磁波 89

15.3.5 电磁场的能量 坡印亭矢量 89

15.4 赫兹实验 电磁波谱 92

15.4.1 赫兹实验 92

15.4.2 电磁波谱 93

思考题 94

习题 94

第五篇 波动光学 100

引言 100

第16章 光的干涉 101

16.1 光是电磁波 光源 101

16.1.1 光的电磁特性 101

16.1.2 光源 102

16.2 光的相干性 光程 102

16.2.1 相干光 102

16.2.2 光程与光程差 103

16.2.3 相干光的获得 104

16.3 杨氏双缝实验 104

16.3.1 杨氏双缝实验 105

16.3.2 菲涅耳双面镜实验 107

16.3.3 劳埃德镜实验 107

16.4 薄膜干涉 107

16.4.1 平行薄膜的干涉 108

16.4.2 薄膜干涉的应用 增透膜和增反膜 109

16.5 劈尖干涉 牛顿环 112

16.5.1 劈尖干涉 112

16.5.2 牛顿环 114

16.6 迈克耳孙干涉仪 115

16.6.1 干涉仪结构及分析 116

16.6.2 干涉图样的讨论 116

16.6.3 迈克耳孙干涉仪的应用 118

思考题 119

习题 119

第17章 光的衍射 123

17.1 光的衍射现象 123

17.2 惠更斯-菲涅耳原理 123

17.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 123

17.2.2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 124

17.3 单缝的夫琅禾费衍射 125

17.3.1 衍射装置和现象 125

17.3.2 单缝衍射图样分析 125

17.3.3 分析与讨论 126

17.4 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器分辨率 128

17.5 光栅衍射 130

17.5.1 光栅 130

17.5.2 光栅衍射条纹的形成 131

17.5.3 光栅衍射的讨论 132

17.6 X射线的衍射 134

17.6.1 X射线 134

17.6.2 劳厄实验 135

17.6.3 布拉格方程 135

思考题 135

习题 136

第18章 光的偏振 139

18.1 光的偏振态 起偏与检偏 139

18.1.1 光的偏振态 139

18.1.2 起偏与检偏 140

18.2 马吕斯定律 140

18.3 反射和折射时光的偏振 142

18.3.1 反射起偏 布儒斯特定律 142

18.3.2 折射起偏 玻璃堆 143

18.4 光的双折射 144

18.4.1 双折射现象 144

18.4.2 晶体的有关概念 144

18.4.3 惠更斯原理在双折射中的应用 145

18.4.4 晶体双折射应用 146

18.5 偏振光的干涉及应用 147

18.5.1 波片 147

18.5.2 偏振光的干涉及应用 148

思考题 149

习题 150

第六篇 近代物理学 154

引言 154

第19章 狭义相对论 155

19.1 相对性原理 155

19.1.1 牛顿力学满足相对性原理 155

19.1.2 伽利略变换 156

19.1.3 电磁学规律“不”满足相对性原理 157

19.2 迈克耳孙-莫雷实验 159

19.3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 160

19.3.1 物理学面临的困境 160

19.3.2 狭义相对论的基本原理 161

19.3.3 洛伦兹变换 162

19.3.4 洛伦兹速度变换 163

19.4 狭义相对论时空观 163

19.4.1 时间延缓 164

19.4.2 长度收缩 165

19.4.3 同时性的相对性 166

19.4.4 一般情形下的时空 167

19.5 相对论动力学 167

19.5.1 相对论的动量、质量 167

19.5.2 狭义相对论力学的基本方程 168

19.5.3 质量与能量的关系 169

19.5.4 动量与能量的关系 170

19.6 质能相当关系在核物理方面的应用 170

19.6.1 原子核的结合能 170

19.6.2 重核裂变 172

19.6.3 热核聚变 173

思考题 174

习题 175

第20章 光的量子性 178

20.1 热辐射 178

20.1.1 热辐射现象 178

20.1.2 绝对黑体 基尔霍夫辐射定律 179

20.2 黑体辐射实验及理论困难普朗克的能量量子假设 180

20.2.1 黑体辐射实验定律 180

20.2.2 经典理论对黑体辐射的解释 181

20.2.3 普朗克的能量量子假说普朗克黑体辐射公式 182

20.3 光电效应 184

20.3.1 光电效应的实验规律 184

20.3.2 爱因斯坦的光子假说与光电效应的解释 186

20.3.3 光的波粒二象性 188

20.4 康普顿效应 189

20.4.1 实验现象 189

20.4.2 康普顿效应的理论解释 190

20.5 原子概念发展的历史 原子结构 191

20.5.1 早期的原子理论 191

20.5.2 支持原子理论的实验证据 192

20.5.3 物质的原子结构 194

20.5.4 卢瑟福原子模型 195

20.6 玻尔氢原子理论 196

20.6.1 原子光谱及其规律 196

20.6.2 玻尔氢原子理论 199

20.6.3 玻尔理论的局限和意义 201

20.7 弗兰克-赫兹实验 201

思考题 202

习题 203

第21章 量子物理学基础 206

21.1 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 206

21.1.1 德布罗意假说 206

21.1.2 德布罗意波的实验证实 208

21.1.3 电子波动性的实际应用 208

21.2 海森伯不确定关系 210

21.3 波函数及其统计学诠释 薛定谔方程 214

21.3.1 物质波波函数及其统计学诠释 214

21.3.2 薛定谔方程 215

21.4 一维定态薛定谔方程的应用 218

21.4.1 一维无限深势阱问题 219

21.4.2 一维势垒 隧道效应 220

21.5 氢原子结构 223

21.5.1 氢原子的薛定谔方程 223

21.5.2 三个量子数 224

21.6 空间量子化的进一步讨论：空间量子化实验验证施特恩-格拉赫实验 228

21.6.1 电子的轨道磁矩 228

21.6.2 空间量子化的表现 229

21.6.3 施特恩-格拉赫实验 230

21.7 电子的自旋 原子的壳层结构 231

21.7.1 电子自旋 231

21.7.2 原子的壳层结构 232

21.7.3 能量最低原理 233

思考题 234

习题 235