中学物理奥赛辅导：热学 光学 近代物理学PDF电子书下载

第1章 热现象及其微观机制 1

1.1 描述热现象的物理参量 1

1.1.1 体积 1

1.1.2 压强 1

1.1.3 温度与温标 3

1.2 热平衡 9

1.2.1 平衡态 9

1.2.2 热力学第零定律 10

1.3 理想气体的状态方程 10

1.3.1 阿伏伽德罗定律 10

1.3.2 玻意耳定律 11

1.3.3 盖·吕萨克定律 13

1.3.4 查理定律 14

1.3.5 气体的状态方程 14

1.3.6 道尔顿定律 19

1.4 分子的热运动 20

1.4.1 气体、液体、固体中的分子 20

1.4.2 分子的热运动 21

1.4.3 建立热平衡的微观过程 21

1.5 系统的内能 21

1.5.1 分子的动能 22

1.5.2 分子间的势能 22

1.6 热与功 23

1.7 气体分子运动论基础 23

1.7.1 理想气体的微观模型 23

1.7.2 气体分子运动的特点 24

1.7.3 气体压强的微观机制 25

1.7.4 气体温度的微观机制 26

1.8 实际气体的状态方程 29

1.9 热量的测量 31

1.10 热传递的各种形式 33

1.10.1 热传导 33

1.10.2 热对流 37

1.10.3 热辐射 37

第2章 物态及物态变化 43

2.1 固态 43

2.1.1 晶体 43

2.1.2 非晶态 45

2.1.3 准晶态 45

2.1.4 固体的热膨胀 45

2.2 液态 47

2.2.1 液体的表面张力 48

2.2.2 表面张力引起的压强 49

2.2.3 液体与固体表面之间的附着力 51

2.2.4 浸润 52

2.2.5 接触角 53

2.2.6 毛细现象 53

2.3 熔化与凝固 57

2.3.1 熔点 58

2.3.2 熔化热 58

2.3.3 凝固 58

2.4 升华与凝华 58

2.5 汽化与液化 59

2.5.1 蒸发 60

2.5.2 饱和气与饱和蒸气压 60

2.5.3 沸腾 62

2.5.4 汽化热 65

2.5.5 液化与临界温度 65

2.5.6 空气的湿度 66

2.5.7 露点 66

2.6 三相图 67

第3章 准静态过程与热力学第一定律 69

3.1 准静态热力学过程 69

3.2 功 70

3.3 热量 71

3.4 内能 72

3.5 热力学第一定律 72

3.6 热力学第一定律对理想气体的应用 73

3.6.1 焦耳实验 73

3.6.2 焦耳-汤姆孙实验 73

3.6.3 理想气体的内能表达式 75

3.6.4 定容过程 76

3.6.5 定压过程 76

3.6.6 等温过程 76

3.6.7 绝热过程 77

第4章 热力学循环与热力学第二定律 104

4.1 循环过程 104

4.2 热机循环 105

4.3 制冷机循环 107

4.4 热过程的不可逆性 109

4.5 热力学第二定律 110

第5章 几何光学的物理基础 112

5.1 光线与几何光学的实验定律 112

5.1.1 光线模型 112

5.1.2 几何光学的实验定律 113

5.2 费马原理 117

5.3 光在平面上的反射 118

5.4 光在平面上的折射 121

5.4.1 折射光成像 121

5.4.2 棱镜 123

5.4.3 全反射 126

5.4.4 全反射棱镜 132

5.4.5 全反射光纤 134

5.4.6 虹与霓 138

5.5 变折射率光学 139

5.5.1 变折射率介质 139

5.5.2 光线方程 139

第6章 透镜与透镜组的成像 145

6.1 成像的基本概念 145

6.1.1 从盲人摸象说起 145

6.1.2 光学成像的基本要素 145

6.2 傍轴光经球面折射成像 148

6.2.1 单球面折射成像 148

6.2.2 轴外物点成像 150

6.2.3 横向放大率 151

6.2.4 焦平面 152

6.2.5 几何光学的符号约定 154

6.2.6 作图法 157

6.3 傍轴光经球面反射成像 159

6.3.1 球面反射的物像公式 159

6.3.2 球面镜成像的特点 161

6.3.3 球面镜成像的作图法 161

6.4 傍轴光经薄透镜成像 162

6.4.1 薄透镜 162

6.4.2 薄透镜成像的物像公式 163

6.4.3 薄透镜成像的作图法 168

6.5 透镜组成像 178

6.5.1 透镜组成像的计算 179

6.5.2 透镜组成像的作图 181

6.6 焦距的实验测量 199

6.6.1 正镜焦距的测量 200

6.6.2 负镜焦距的测量 201

6.7 非傍轴光成像 202

6.7.1 透镜组的阿贝正弦条件 203

6.7.2 球形齐明透镜与齐明点 203

6.7.3 齐明透镜组 205

第7章 光学成像仪器 206

7.1 眼睛 206

7.1.1 眼睛的光学特性 206

7.1.2 视力的矫正 208

7.2 目镜 209

7.2.1 放大镜 209

7.2.2 显微镜和望远镜中的目镜 210

7.3 物镜 212

7.3.1 照相物镜 212

7.3.2 显微物镜 215

7.4 显微镜 215

7.4.1 显微镜的结构 215

7.4.2 显微镜的标志 216

7.5 望远镜 217

7.6 照相机 219

第8章 波动光学基础 223

8.1 光波场 223

8.1.1 光是交变电磁场 223

8.1.2 光波场的周期性 224

8.1.3 定态光波 226

8.1.4 光是矢量波 226

8.1.5 光强 227

8.1.6 光的传播 228

8.2 定态光波的数学表示 230

8.2.1 矢量表示与标量表示 230

8.2.2 定态光波的描述 230

8.2.3 定态光波按波面的分类 231

8.2.4 有关光波的几个概念 235

8.3 光程与相位 236

8.3.1 光程 236

8.3.2 相位的超前与滞后 238

8.4 傍轴条件与远场条件 240

8.5 光波的叠加 242

8.5.1 光波的叠加原理 242

8.5.2 光波的叠加方法 242

8.5.3 光波的叠加强度 244

8.6 光的偏振特性 248

8.6.1 横波的偏振性 248

8.6.2 起偏与检偏 250

8.7 光的各种偏振态 250

8.7.1 普通光源的发光机制 250

8.7.2 自然光 251

8.7.3 平面偏振光（线偏振光） 252

8.7.4 部分偏振光 254

8.7.5 圆偏振光 254

8.7.6 椭圆偏振光 255

8.8 光与物质的相互作用 260

8.8.1 光的吸收 260

8.8.2 光的色散 261

8.8.3 光的散射 263

第9章 光的干涉 265

9.1 杨氏干涉与相于光的获得 265

9.1.1 普通光源的相位 265

9.1.2 相干光的获得 266

9.1.3 杨氏干涉 266

9.1.4 干涉的特点 267

9.2 两列相干光的干涉花样 267

9.2.1 两个点光源的干涉 267

9.2.2 两个线光源的干涉（双缝干涉） 269

9.2.3 干涉条纹的可见度（反衬度） 270

9.2.4 两列平行光的干涉 270

9.3 光的干涉装置概述 272

9.4 分波前的干涉装置 272

9.4.1 菲涅耳双面镜 272

9.4.2 劳埃德镜 274

9.4.3 菲涅耳双棱镜 274

9.5 薄膜干涉 277

9.5.1 等倾干涉 277

9.5.2 等厚干涉 282

9.6 分振幅的干涉装置 284

9.6.1 迈克尔森干涉仪 284

9.6.2 马赫-曾特干涉仪 287

9.6.3 干涉滤波片 287

9.6.4 牛顿环（圈） 289

9.7 光的空间相干性与时间相干性 290

9.7.1 光波场的空间相干性 291

9.7.2 光场的时间相干性 294

第10章 光的衍射 297

10.1 惠更斯-菲涅耳原理 297

10.1.1 次波模型 297

10.1.2 次波的相干叠加 298

10.2 夫琅禾费单缝和矩孔衍射 301

10.2.1 夫琅禾费衍射装置 301

10.2.2 单缝衍射强度分布 302

10.2.3 单缝衍射花样的特点 303

10.2.4 夫琅禾费矩孔衍射 305

10.3 夫琅禾费圆孔衍射 306

10.3.1 圆孔衍射的强度分布 306

10.3.2 圆孔衍射花样的特点 307

10.3.3 望远镜的分辨本领 307

第11章 狭义相对论 312

11.1 物理规律与参考系 312

11.2 光速不变与相对性原理 313

11.3 洛伦兹变换 316

11.3.1 时空坐标的洛伦兹变换 316

11.3.2 同时的相对性 317

11.3.3 运动时钟的延缓 318

11.3.4 运动尺度的缩短 319

11.3.5 相对论的速度变换公式 320

11.4 相对论力学 321

第12章 原子的结构与能级 330

12.1 汤姆孙的原子模型 330

12.1.1 电子的发现 330

12.1.2 葡萄干布丁模型 332

12.2 卢瑟福的原子模型 332

12.2.1 α粒子的散射实验 333

12.2.2 对汤姆孙模型的否定 333

12.2.3 卢瑟福原子核式结构模型 334

12.2.4 原子核大小的估算 335

12.2.5 卢瑟福散射公式的意义 336

12.3 氢原子的光谱 336

12.3.1 光谱 336

12.3.2 氢原子的光谱 338

12.4 玻尔的氢原子模型 340

12.4.1 经典理论解释氢原子光谱的困难 340

12.4.2 玻尔的氢原子模型 341

12.4.3 氢的里德伯常数实验值与理论值的偏差 344

12.5 类氢离子的光谱 345

12.5.1 类氢离子与皮克林线系 345

12.5.2 氘的发现 347

12.6 夫兰克-赫兹实验 347

12.6.1 基本思想 347

12.6.2 夫兰克-赫兹实验的装置与结果 347

12.6.3 改进的夫兰克-赫兹实验装置 348

12.6.4 阴极射线激发光源 350

第13章 量子力学初步 351

13.1 量子论的实验依据 352

13.1.1 黑体辐射与普朗克能量子 352

13.1.2 光电效应与爱因斯坦光量子 356

13.1.3 康普顿效应 357

13.1.4 电子的衍射 358

13.1.5 电子的干涉 360

13.1.6 分子的衍射 360

13.2 物质的波粒二象性 361

13.2.1 德布罗意的物质波 361

13.2.2 物质的波动性与粒子性 361

13.3 波粒二象性的必然结果——量子态 363

13.3.1 轨道角动量的量子化 363

13.3.2 刚性匣子中的粒子 363

13.4 不确定关系 364

13.4.1 几个典型的例子 365

13.4.2 不确定关系的严格表述 366

13.4.3 不确定关系的物理含义 367

13.5 波函数及其统计解释 368

13.5.1 波粒二象性的数学描述 369

13.5.2 电子的双缝干涉实验 369

13.5.3 波函数的统计解释 372

第14章 原子核物理概论 373

14.1 原子核的基本情况 373

14.1.1 粒子探测器 373

14.1.2 物质的天然放射性 376

14.1.3 原子核的组成 376

14.1.4 原子核的大小 380

14.1.5 原子核的电荷与质量 381

14.1.6 核素 382

14.1.7 原子核的结合能 383

14.2 核力 385

14.2.1 核力的概念 385

14.2.2 核力的介子理论 386

14.3 放射性核衰变 387

14.3.1 放射性衰变的一般规律 387

14.3.2 α衰变 394

14.3.3 β衰变 396

14.3.4 γ衰变 400

14.4 核反应 402

14.4.1 反应能与Q方程 402

14.4.2 核反应的阈能 404

14.5 核裂变 404

14.5.1 核裂变的发现及其特点 404

14.5.2 实现核裂变的主要方式 406

14.6 核聚变 409

14.6.1 核聚变的能量 409

14.6.2 核聚变的条件 410

参考文献 413