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第9章 振动 1

9.1 简谐振动的模型 1

9.1.1 简谐振动特征与简谐振动方程 1

9.1.2 描述简谐振动的特征量 4

9.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法 6

9.2 单摆、复摆 8

9.2.1 单摆 8

9.2.2 复摆 8

9.3 简谐振动的能量 10

9.4 简谐振动的合成与分解 12

9.4.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 12

9.4.2 两个相互垂直、同频率的简谐振动的合成 15

9.4.3 两个同方向不同频率简谐振动的合成 17

9.5 阻尼振动 受迫振动 共振 18

9.5.1 阻尼振动 18

9.5.2 受迫振动 20

9.5.3 共振 21

9.6 电磁振荡 22

9.6.1 LC振荡器 22

9.6.2 无阻尼电磁振荡及振荡方程 23

9.7 非线性振动 24

9.7.1 非线性振动简介 24

9.7.2 非线性特征 25

本章提要 27

阅读材料 29

习题 31

第10章 波动 37

10.1 机械波的概念 37

10.1.1 机械波的产生 37

10.1.2 横波和纵波 38

10.1.3 机械波的描述 38

10.1.4 波长、波的周期、频率和波速的关系 39

10.2 平面简谐波 40

10.2.1 平面简谐波及波函数 40

10.2.2 波函数的意义 42

10.3 波的能量波的强度 45

10.3.1 波的能量和能流密度 45

10.3.2 波的强度 48

10.3.3 波的吸收 50

10.3.4 声波 50

10.4 波的干涉 53

10.4.1 波的叠加原理 53

10.4.2 波的干涉 53

10.4.3 驻波 56

10.5 惠更斯原理和波的衍射 64

10.5.1 惠更斯原理 64

10.5.2 波的衍射 65

10.6 平面电磁波 66

10.6.1 电磁波的产生与传播 66

10.6.2 平面电磁波的性质 68

10.7 多普勒效应 69

10.7.1 声波的多普勒效应 69

10.7.2 电磁波的多普勒效应与红移现象 72

本章提要 72

阅读材料 75

习题 77

第11章 光的干涉和衍射 82

11.1 光源和光的相干性 82

11.1.1 光源、单色光、相干光 82

11.1.2 光的相干性、相干光的获得 84

11.1.3 光程与光程差 85

11.2 杨氏双缝干涉 劳埃德镜实验 86

11.2.1 杨氏双缝实验 86

11.2.2 劳埃德镜实验 88

11.2.3 反射光的相位突变和附加光程差 89

11.3.4 透镜不引起附加光程差 89

11.3 薄膜干涉光学干涉测薄膜厚度 90

11.3.1 薄膜干涉 90

11.3.2 增透膜与高反射膜 91

11.3.3 劈尖干涉 牛顿环 93

11.3.4 光学干涉测薄膜厚度 96

11.4 光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理 98

11.4.1 光的衍射现象 98

11.4.2 惠更斯－菲涅耳原理 98

11.5 夫琅禾费衍射 99

11.5.1 单缝夫琅禾费衍射 99

11.5.2 圆孔夫琅禾费衍射光学仪器的分辨率 102

11.6 光栅衍射 104

11.6.1 光栅衍射 光栅方程 104

11.6.2 光栅光谱 缺级现象 106

11.6.3 光的干涉与衍射 107

11.7 X射线的衍射 107

11.7.1 电磁波谱 107

11.7.2 X射线的产生 108

11.7.3 X射线的衍射 110

11.8 光的偏振 112

11.8.1 光的横波性与偏振态 112

11.8.2 自然光 偏振光 113

11.8.3 圆偏振光和椭圆偏振光 113

11.9 起偏和检偏 马吕斯定律 114

11.9.1 起偏和检偏 114

11.9.2 马吕斯定律 114

11.10 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律 115

11.11 双折射 117

11.11.1 寻常光和非常光 117

11.11.2 光轴、单轴晶体、双轴晶体、主平面 118

11.11.3 惠更斯原理解释晶体的双折射 118

11.12 几何光学 120

11.12.1 几何光学基本定律 120

11.12.2 光在平面上的反射和折射成像 122

11.12.3 光在球面上的反射和折射成像 123

11.12.4 薄透镜 126

本章提要 128

阅读材料 131

习题 135

第12章 相对论基础 140

12.1 力学相对性原理 伽利略变换 140

12.1.1 经典力学的相对性原理 140

12.1.2 经典力学的绝对时空观 141

12.1.3 伽利略变换 141

12.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 142

12.2.1 狭义相对论基本原理 142

12.2.2 洛伦兹变换 143

12.2.3 洛伦兹速度变换式 143

12.3 狭义相对论的时空观 145

12.3.1 同时性的相对性 145

12.3.2 时间膨胀 145

12.3.3 长度收缩 146

12.3.4 经典时空观与相对论时空观的比较 147

12.3.5 狭义相对论的相关实验 148

12.4 狭义相对论动力学基础 149

12.4.1 动量与速度的关系 149

12.4.2 质量与能量的关系 150

12.4.3 能量与动量的关系 151

12.5 广义相对论简介 153

12.5.1 光线在引力场中的弯曲 154

12.5.2 水星轨道近日点的进动 154

12.5.3 光谱线的引力红移 154

本章提要 155

阅读材料 156

习题 157

第13章 量子力学基础 160

13.1 黑体辐射 普朗克能量子假说 161

13.1.1 黑体辐射 斯特藩－玻耳兹曼定律 161

13.1.2 维恩位移定律 162

13.1.3 黑体辐射的瑞利－金斯公式 163

13.1.4 经典物理的困惑 164

13.1.5 普朗克能量子假说 普朗克公式 164

13.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 167

13.2.1 光电效应 167

13.2.2 爱因斯坦的光子理论 光的波粒二象性 168

13.2.3 康普顿效应 170

13.3 实物粒子的波粒二象性 不确定关系 171

13.3.1 德布罗意假设及实验证明 171

13.3.2 德布罗意波的统计解释 174

13.3.3 不确定关系 174

13.4 波函数薛定谔方程 176

13.4.1 波函数 176

13.4.2 薛定谔方程 178

13.4.3 一维无限深势阱 181

13.4.4 势垒贯穿 185

13.5 量子力学的基本原理 187

13.5.1 状态和波函数 187

13.5.2 量子力学的运动状态满足薛定谔方程 188

13.5.3 定态薛定谔方程 188

13.5.4 算符、力学量的平均值 189

13.6 氢原子的量子力学处理方法 191

13.6.1 氢原子光谱的规律性 191

13.6.2 玻尔的氢原子理论 192

13.6.3 玻尔理论的缺陷 195

13.6.4 氢原子的量子力学理论 196

13.6.5 量子条件和量子数 197

13.6.6 氢原子核外电子定态波函数 198

13.6.7 电子自旋 200

13.7 夫兰克－赫兹实验 201

本章提要 204

阅读材料 207

习题 208

第14章 分子与固体 211

14.1 晶体结构 211

14.1.1 晶体的描述 211

14.1.2 典型的晶体结构 213

14.1.3 非晶体和准晶体 214

14.2 离子结合与离子晶体 216

14.2.1 原子的电离能、亲和能及电负性 216

14.2.2 离子的形成与结合 217

14.2.3 离子晶体的内聚能 218

14.3 共价结合与共价晶体 220

14.3.1 氢分子中的共价键 220

14.3.2 共价结合的饱和性和方向性 221

14.3.3 共价晶体的结构 223

14.3.4 共价晶体的内聚能 223

14.4 金属结合与金属晶体 224

14.5 能带、导体和绝缘体 225

14.5.1 固体的能带结构 225

14.5.2 导体、半导体和绝缘体 227

14.5.3 PN结、半导体器件 229

14.5.4 纳米材料 230

本章提要 232

阅读材料 233

习题 238

习题参考答案 239

参考文献 247