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第三篇　电磁学 3

8　静电场 3

8.1　电相互作用 3

8.1.1 电荷的量子化 电荷守恒定律 3

8.1.2 库仑定律　静电力的叠加原理 4

8.1.3 电场和电场强度 7

8.1.4 点电荷的电场及其叠加 9

8.2　静电场的高斯定理 16

8.2.1 电场线和电通量 16

8.2.2 高斯定理 18

8.2.3　利用高斯定理求场强 21

8.3　静电场的环路定理和电势 24

8.3.1 静电场力的功 24

8.3.2 电势 26

8.4　电场强度与电势梯度 34

8.4.1 等势面 34

8.4.2 电场强度与电势梯度的关系 35

8.5　带电粒子在电场中的受力及其运动 39

8.5.1 单个带电粒子在匀强电场中的受力及其运动 39

8.5.2 电偶极子在电场中的受力及其取向 42

思考题 43

习题 44

阅读材料　静电场力的应用 48

9　静电场中的导体和电介质 50

9.1　静电场中的导体 50

9.1.1 导体达到静电平衡的条件和性质 50

9.1.2　静电平衡时导体上的电荷分布 51

9.1.3 有导体存在时静电场的分析和计算 53

9.1.4　静电屏蔽 55

9.2　电容和电容器 57

9.2.1　孤立导体的电容 57

9.2.2 电容器 58

9.2.3 电容器的串联和并联 61

9.3　静电场中的电介质 63

9.3.1 电介质及其极化 63

9.3.2 电极化强度及其与极化电荷的关系 66

9.3.3 电位移 有电介质时的高斯定理 68

9.4　静电场的能量 74

9.4.1 电容器的电能 74

9.4.2　静电场的能量 75

思考题 78

习题 79

阅读材料　压电效应及其应用 83

驻极体 84

电容式传感器 84

10　稳恒电流的磁场 87

10.1　电流　电源电动势 87

10.1.1 电流与电流密度 87

10.1.2 电流连续性方程 90

10.1.3 电源 电动势 91

10.2　电流的磁场 93

10.2.1　基本磁现象 93

10.2.2　磁起源于电流 94

10.2.3　磁场　磁感应强度 96

10.2.4 毕奥－萨伐尔定律 98

10.2.5 毕奥－萨伐尔定律的应用 100

10.2.6　运动电荷的磁场 104

10.3　磁场的高斯定理 105

10.3.1　磁感应线 105

10.3.2　磁通量　磁场的高斯定理 106

10.4　安培环路定理 107

10.4.1 安培环路定理 107

10.4.2 安培环路定理的应用 109

10.5　磁场对运动电荷的作用 113

10.5.1 洛仑兹力 113

10.5.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 114

10.5.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动 115

10.5.4 带电粒子在电场和磁场中的运动 116

10.5.5 电力和磁力在科学技术中的应用举例 117

10.6　磁场对电流的作用 120

10.6.1 安培定律 121

10.6.2 磁场对载流线圈作用的磁力矩 124

10.7　磁力的功 126

10.7.1 载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 127

10.7.2 载流线圈在磁场内转动时磁力所做的功 127

思考题 129

习题 130

11　磁场中的磁介质 134

11.1　磁介质的磁化　磁化强度矢量 134

11.1.1　磁介质的磁化 134

11.1.2　磁化强度和磁化电流 137

11.2　有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 139

11.2.1 有磁介质时的高斯定理 139

11.2.2　有磁介质时的环路定理 磁场强度 139

11.3.1 铁磁质的磁化规律 142

11.3　铁磁质 142

11.3.2　铁磁质的磁化机理 144

11.3.3 铁磁质的分类和应用 144

思考题 145

习题 146

12　电磁感应　电磁场 147

12.1　法拉第电磁感应定律 147

12.1.1 电磁感应现象 147

12.1.2 楞次定律 148

12.1.3 法拉第电磁感应定律 148

12.2　动生电动势和感生电动势 152

12.2.1 动生电动势 153

12.2.2 感生电场与感生电动势 156

12.2.3 电子感应加速器 162

12.2.4 涡电流 163

12.3 自感和互感 165

12.3.1 自感系数和自感电动势 165

12.3.2 自感电路中电流的增长和衰减 168

12.3.3 互感系数和互感电动势 170

12.4　磁场的能量 174

12.4.1 自感储能 174

12.4.2　磁场的能量 175

12.5　电磁场的理论基础 176

12.5.1 位移电流和全电流定律 177

12.5.2 麦克斯韦电磁场方程的积分形式 182

12.6　电磁波 183

12.6.1 电磁振荡 183

12.6.2 电磁波的产生与传播 185

12.6.3 电磁波的特性 187

12.6.4 电磁波的能量 188

12.6.5 电磁波谱 189

思考题 191

习题 192

阅读材料　磁记录 196

等离子体 197

第四篇　波动光学 203

13　光的干涉 203

13.1　光的相干性 203

13.2　双缝干涉 204

13.2.1 杨氏双缝干涉 204

13.2.2 菲涅耳双镜和洛埃镜 207

13.2.3 光源对干涉条纹的影响 209

13.3.1 光程 211

13.3　光程 211

13.3.2　透镜的等光程性 212

13.4　薄膜干涉 214

13.4.1 等厚干涉 214

13.4.2　等倾干涉 221

13.5　迈克耳孙干涉仪 224

思考题 225

习题 227

14　光的衍射 229

14.1　光的衍射现象　惠更斯－菲涅耳原理 229

14.1.1 光的衍射现象 229

14.1.2 惠更斯－菲涅耳原理 230

14.2　单缝的夫琅禾费衍射 230

14.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射 234

14.3　圆孔的夫琅禾费衍射　光学仪器的分辨本领 234

14.3.2　光学仪器的分辨本领 235

14.4　光栅衍射 237

14.4.1　光栅衍射 238

14.4.2　光栅光谱 242

14.5　X射线衍射 244

思考题 246

习题 247

15　光的偏振 249

15.1　自然光　偏振光 249

15.1.1 自然光 249

15.1.2　偏振光 250

15.2　偏振片的起偏和检偏　马吕斯定律 251

15.2.1　起偏和检偏 251

15.2.2　马吕斯定律 252

15.3　反射和折射时光的偏振 253

15.4　光的双折射 255

15.4.1 光的双折射现象 255

15.4.2 惠更斯原理对双折射现象的解释 257

15.4.3　偏振棱镜 260

15.5　椭圆偏振光和圆偏振光　波片 261

15.5.1 椭圆偏振光和圆偏振光 261

15.5.2　波片 262

15.5.3　偏振光的检验 263

15.6　偏振光的干涉 264

15.7　人为双折射现象 266

15.7.1 光弹性效应 267

15.7.2　电光效应 267

15.8　旋光现象 268

思考题 269

习题 270

阅读材料　光纤通信 272

液晶 274

第五篇　近代物理 279

16　狭义相对论 279

16.1　爱因斯坦相对性原理和光速不变原理 279

16.1.1 伽利略变换和力学的相对性原理 279

16.1.2 爱因斯坦的基本假设 280

16.2　狭义相对论的时空观 282

16.2.1 同时的相对性 282

16.2.2　时间延长 283

16.2.3 长度收缩 284

16.3.1 洛仑兹坐标变换式 288

16.3　洛仑兹变换 288

16.3.2 洛仑兹速度变换式 293

16.4　狭义相对论动力学 295

16.4.1　质速关系 295

16.4.2　质能关系 299

16.4.3 动量和能量的关系 302

思考题 303

习题 304

17　量子物理 306

17.1　热辐射 306

17.1.1 基尔霍夫定律 306

17.1.2　黑体辐射定律 307

17.1.3 普朗克的量子假设 308

17.2　光电效应 310

17.2.1 光电效应的实验规律 311

17.2.2 爱因斯坦光子理论 312

17.2.3 光的波粒二象性 313

17.3　康普顿效应 315

17.4　玻尔氢原子理论 319

17.4.1 氢原子光谱的实验规律 319

17.4.2　玻尔氢原子理论 320

17.5　粒子的波动性——德布罗意假设 324

17.6　不确定关系 328

17.7　薛定谔方程 331

17.7.1　波函数 332

17.7.2　薛定谔方程 333

17.8　一维无限深方势阱 335

17.9　氢原子的量子理论 339

17.9.1 氢原子的薛定谔方程 339

17.9.2 三个量子数 340

17.9.3　电子的概率分布——电子云 342

17.10　电子的自旋　原子的电子壳层结构 344

17.10.1　电子的自旋 344

17.10.2 原子的电子壳层结构 346

17.11　激光 354

17.11.1 自发辐射和受激辐射 354

17.11.2 激光产生的条件 355

17.11.3 激光的特性和应用 358

17.11.4 激光全息照相 359

思考题 360

习题 361

阅读材料　超导电性 364

习题答案 368

常用数值表 379