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第10章 振动 1

10.1简谐运动 1

10.1.1简谐运动方程 1

10.1.2简谐运动的特征量 3

10.1.3简谐运动的能量 5

10.1.4简谐运动的旋转矢量表示法 7

10.2几种简谐运动系统 9

10.2.1单摆与复摆 9

【经典回顾】 10

10.2.2 LC振荡电路 11

【前沿进展】 12

10.3简谐运动的合成 13

10.3.1同方向、同频率简谐运动的合成 13

10.3.2同方向、频率相近的简谐运动的合成拍 14

10.3.3振动方向垂直、同频率简谐运动的合成 15

10.3.4振动方向垂直、不同频率简谐运动的合成 17

10.4振动的分解与频谱分析 18

10.5阻尼振动 受迫振动 共振 20

10.5.1阻尼振动 20

10.5.2受迫振动 21

10.5.3共振 22

【科技博览】 23

【网络资源】 24

小结 25

思考题 26

习题 27

第11章 机械波 29

11.1波动的基本概念 29

11.1.1机械波的产生和传播 29

11.1.2波的几何描述 30

11.1.3描述波的物理量 31

11.2平面简谐波 波动方程 33

11.2.1平面简谐波的波函数 33

11.2.2波动方程 35

11.3波的能量 能流密度 37

11.3.1波的能量 37

11.3.2波的能流 能流密度 38

11.3.3声强 声强级 40

【科技博览】 41

11.4惠更斯原理 42

11.4.1惠更斯原理 42

11.4.2波的衍射 43

11.4.3波的反射与折射 44

11.5波的叠加原理 波的干涉 45

11.5.1波的叠加原理 45

11.5.2波的干涉 46

11.6驻波 48

11.6.1驻波的形成 48

11.6.2驻波的方程 49

11.6.3半波损失 50

11.6.4弦线上的驻波 52

【前沿进展【 52

11.7多普勒效应 53

【科技博览】 56

【网络资源】 57

小结 57

思考题 58

习题 59

第12章 电磁波 62

12.1电磁波 62

12.1.1电磁波的预言 62

【经典回顾】 63

12.1.2平面电磁波的波动方程 64

12.1.3平面电磁波的性质 66

12.1.4电磁波的能量传播 67

12.2电偶极子辐射电磁波 68

12.2.1电磁波的产生与传播 68

12.2.2电偶极子辐射电磁波 69

12.3电磁波谱 71

【网络资源】 73

小结 73

思考题 74

习题 75

第13章 几何光学成像原理 76

13.1光线及其传播的基本定律 76

13.1.1光程与光线 76

13.1.2几何光学基本定律 80

【科技博览】 82

13.2成像基本概念与光路计算 83

13.2.1物像的基本概念 83

13.2.2实际光路计算 85

13.3高斯光学 88

13.3.1折射球面近轴成像光路 88

13.3.2球面反射镜近轴成像光路 91

13.3.3薄透镜近轴成像光路 92

13.4典型光学仪器 95

13.4.1眼睛与视觉放大率 95

13.4.2显微镜 97

13.4.3望远镜 99

【前沿进展】 100

【网络资源】 100

小结 101

思考题 102

习题 103

第14章 光的干涉 105

14.1光的相干性 105

14.1.1光的干涉 相干条件 105

14.1.2光程差 107

14.1.3获得相干光的方法 109

14.2分波阵面干涉 111

14.2.1杨氏双缝干涉 111

【经典回顾】 112

14.2.2劳埃德镜实验 114

14.2.3空间相干性和时间相干性 116

14.3分振幅干涉 119

14.3.1薄膜干涉 119

14.3.2劈尖干涉 122

14.3.3牛顿环 124

【科技博览】 126

14.4迈克耳孙干涉仪 128

【前沿进展】 129

【网络资源】 129

小结 130

思考题 131

习题 132

第15章 光的衍射 134

15.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 134

15.1.1光的衍射现象 134

15.1.2惠更斯-菲涅耳原理 135

【经典回顾】 136

15.2夫琅禾费单缝衍射 137

15.2.1夫琅禾费单缝衍射的实验装置 137

15.2.2单缝衍射强度 138

15.2.3单缝衍射条纹特点 141

15.3夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 144

15.3.1夫琅禾费圆孔衍射 144

15.3.2光学仪器的分辨本领 145

15.4光栅衍射 147

15.4.1衍射光栅 147

15.4.2光栅衍射条纹的形成 148

15.4.3光栅光谱 152

【科技博览】 157

15.5伦琴射线的衍射 布拉格公式 158

15.5.1伦琴射线 158

15.5.2劳厄实验 159

15.5.3布拉格公式 159

15.6全息照相 160

15.6.1全息照相 160

15.6.2全息照相原理 161

15.6.3全息照相的应用 163

【网络资源】 164

小结 165

思考题 166

习题 167

第16章 光的偏振 169

16.1自然光和偏振光 169

16.1.1自然光 170

16.1.2部分偏振光 170

16.1.3偏振光 171

16.2偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 172

16.2.1偏振片 172

16.2.2起偏和检偏 马吕斯定律 173

16.3反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律 176

16.3.1反射起偏 布儒斯特定律 176

16.3.2折射起偏 玻璃片堆 177

16.4光的双折射 尼科耳棱镜 178

16.4.1光的双折射现象 178

16.4.2尼科耳棱镜 182

16.4.3波片 183

16.5偏振光的干涉 184

16.5.1偏振光的干涉 184

16.5.2人为双折射现象 186

【前沿进展】 189

16.6旋光现象 190

【网络资源】 191

小结 192

思考题 193

习题 193

第17章 相对论基础 195

17.1迈克耳孙-莫雷实验与狭义相对论的基本假设 195

17.1.1迈克耳孙-莫雷实验 195

17.1.2狭义相对论的基本假设 198

【前沿进展】 199

17.2洛伦兹变换 199

17.2.1洛伦兹坐标变换 199

17.2.2洛伦兹速度变换 203

【经典回顾】 203

17.3狭义相对论的时空观 205

17.3.1同时的相对性 205

17.3.2运动的时钟变慢 206

17.3.3运动的杆缩短 208

17.4相对论质点动力学方程 211

17.4.1质量和速度的关系 211

【科技博览】 212

17.4.2相对论动力学基本方程 213

17.5相对论能量 214

17.5.1相对论能量 214

17.5.2能量和动量关系 215

17.6广义相对论基础 218

17.6.1广义相对论的基本原理 218

17.6.2相对论中的引力理论 220

17.6.3广义相对论的时空性质 223

【网络资源】 227

小结 227

思考题 228

习题 229

第18章 波粒二象性 232

18.1热辐射 普朗克能量子假说 232

18.1.1热辐射 232

18.1.2黑体辐射的实验规律 233

18.1.3普朗克能量子假说 236

【科技博览】 239

18.2光电效应 爱因斯坦光子假说 240

18.2.1光电效应 240

18.2.2爱因斯坦光子假说 241

【科技博览】 244

18.2.3康普顿效应 245

18.3原子光谱 玻尔原子理论 248

18.3.1原子模型 248

【前沿进展】 250

18.3.2原子光谱 251

18.3.3玻尔的原子理论 252

18.4实物粒子的波动性 257

18.4.1德布罗意关系 257

18.4.2电子衍射实验 258

18.4.3不确定关系 260

【网络资源】 264

小结 264

思考题 266

习题 266

第19章 量子力学基础 268

19.1波函数及其统计解释 268

19.1.1波函数 268

19.1.2波函数的统计解释 269

19.1.3归一化与标准化条件 271

19.2薛定谔方程 273

19.2.1薛定谔方程的建立 274

19.2.2本征值与本征值方程 275

19.2.3定态薛定谔方程 278

19.3一维无限深势阱 279

19.4势垒 隧道效应 283

【科技博览】 286

19.5线性谐振子 287

19.6氢原子 288

19.6.1氢原子中电子的薛定谔方程 288

19.6.2氢原子中电子的状态描述 290

19.7电子的自旋 293

19.7.1施特恩-格拉赫实验 293

19.7.2电子的自旋 294

【前沿进展】 295

19.8原子的电子壳层结构 296

19.8.1泡利不相容原理 296

19.8.2原子核外的电子排布 298

19.9分子与分子光谱 302

19.9.1氢分子H2 302

19.9.2分子光谱 303

【网络资源】 306

小结 307

思考题 309

习题 309

第20章 激光的物理基础 311

20.1自发辐射与受激辐射 311

20.1.1自发辐射 312

20.1.2受激辐射与受激吸收 313

20.1.3三种作用过程的相互关系 315

20.2激光形成的原理 316

20.2.1粒子数反转原理 317

20.2.2激光工作物质 318

20.2.3光学谐振腔 320

【前沿进展】 321

20.3激光的模式和高斯光束 324

20.3.1激光的模式 324

20.3.2激光束的传播 327

20.4典型激光器 329

【前沿进展】 331

20.5激光的特点与应用 332

20.5.1激光的特点 332

20.5.2激光应用 334

【网络资源】 336

小结 336

习题与思考题 338

第21章 固体物理基础 339

21.1固体的能带结构 339

21.1.1晶体的微观结构 339

21.1.2晶体的结合 341

【前沿进展】 342

21.1.3固体的能带结构 342

【前沿进展】 346

21.2固体中的载流子及其统计分布 346

21.2.1固体中的载流子 346

21.2.2载流子的统计分布 350

21.3半导体物理基础 353

21.3.1半导体的电导和霍耳效应 353

21.3.2 pn结 355

21.3.3半导体的光吸收与光辐射 356

【科技博览】 358

21.4超导电性 358

21.4.1超导基本现象 358

21.4.2超导的微观理论 361

【前沿进展】 363

21.5纳米材料简介 364

21.5.1纳米材料的特性 364

21.5.2纳米技术的应用 365

【网络资源】 367

小结 367

习题与思考题 368

习题答案 370

索引 376

参考文献 391