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第五篇 电磁学 2

第12章 真空中的静电场 2

12.1 电荷及其基本属性 3

12.1.1 电荷的种类 3

12.1.2 电荷守恒 3

12.1.3 电荷的量子性 4

12.1.4 电荷之间具有相互作用力 4

12.2 电场 电场强度 7

12.2.1 电场 7

12.2.2 电场强度 7

12.2.3 电场强度的叠加原理 8

12.2.4 电场强度的计算 9

12.3 静电场的高斯定理 16

12.3.1 电场线 16

12.3.2 电通量 17

12.3.3 静电场的高斯定理 19

12.3.4 应用高斯定理求静电场的分布 21

12.4 静电场的环路定理 电势 27

12.4.1 静电力做功的特性 27

12.4.2 静电场的环路定理 28

12.4.3 电势能 29

12.4.4 电势 电势差 29

12.4.5 电势叠加原理 30

12.4.6 电势的计算 30

12.5 等势面 电势与电场强度的微分关系 36

12.5.1 等势面 36

12.5.2 电势与电场强度的微分关系 38

思考题12 40

习题12 41

第13章 静电场中的导体和电介质 46

13.1 静电场中的导体 47

13.1.1 导体的静电平衡条件 47

13.1.2 静电平衡导体上电荷的分布 48

13.1.3 导体空腔与静电屏蔽 50

13.1.4 有导体时静电场的分析与计算 52

13.2 静电场中的电介质 55

13.2.1 电介质的极化现象及其实验观察 55

13.2.2 电介质极化的理论解释 56

13.2.3 有电介质时的高斯定理 59

13.3 电容 63

13.3.1 孤立导体的电容 63

13.3.2 电容器及其电容 63

13.4 电场能量 70

13.4.1 电容器储能 70

13.4.2 电场的能量 71

思考题13 73

习题13 74

物理原理与现代技术（E） 79

第14章 恒定磁场 83

14.1 恒定电流 84

14.1.1 电流强度 84

14.1.2 电流密度 84

14.1.3 电流的连续性方程 85

14.1.4 恒定电流与恒定电场 86

14.2 磁场及其描述 88

14.2.1 基本磁现象 88

14.2.2 磁场 88

14.2.3 磁感应强度 89

14.3 场源与磁场 90

14.3.1 毕奥－萨伐尔定律 90

14.3.2 磁场的叠加原理 毕奥－萨伐尔定律的应用 91

14.3.3 运动电荷的磁场 98

14.4 磁场的高斯定理 99

14.4.1 磁感应线 99

14.4.2 磁通量 100

14.4.3 磁场的高斯定理 100

14.5 安培环路定理 101

14.5.1 安培环路定理 101

14.5.2 安培环路定理的应用举例 103

14.6 带电粒子在磁场中的运动 109

14.6.1 洛伦兹力 109

14.6.2 带电粒子在磁场中的运动 109

14.6.3 霍尔效应 111

14.7 磁场对载流导线的作用 113

14.7.1 安培力 113

14.7.2 磁场对载流线圈的作用 116

14.7.3 磁力的功 119

14.8 磁场中的磁介质 120

14.8.1 磁介质及其磁化 120

14.8.2 磁介质磁化的微观机制 121

14.8.3 磁化状态的描述——磁化强度 123

14.8.4 有磁介质时的磁场高斯定理和安培环路定理 124

14.8.5 铁磁质 128

思考题14 133

习题14 134

第15章 电磁感应 140

15.1 电源及其电动势 141

15.1.1 电源 141

15.1.2 电动势 142

15.2 电磁感应的基本定律 143

15.2.1 法拉第电磁感应定律 143

15.2.2 感应电动势方向的判别 143

15.3 动生电动势 147

15.3.1 动生电动势及其非静电力 147

15.3.2 动生电动势的计算 148

15.4 感生电动势 感生电场 150

15.4.1 感生电动势的非静电力 感生电场 151

15.4.2 感生电场的性质 151

15.4.3 感生电动势的计算 154

15.4.4 导体在时变磁场里运动时的感应电动势 155

15.5 自感和互感 157

15.5.1 自感应 157

15.5.2 互感应 160

15.6 磁场的能量 163

15.6.1 自感储能 163

15.6.2 磁场的能量 165

15.7 非线状导体中的感应电流——涡电流 167

15.7.1 涡电流的产生 167

15.7.2 涡流的热效应 167

15.7.3 涡流的机械效应 169

15.7.4 高频电流的趋肤效应 170

思考题15 170

物理原理与现代技术（F） 171

第16章 麦克斯韦电磁场理论基础 178

16.1 位移电流 179

16.1.1 位移电流 179

16.1.2 位移电流的磁场 181

16.2 麦克斯韦电磁场理论 182

16.2.1 恒定电磁场的基本规律 182

16.2.2 麦克斯韦电磁场理论 183

16.3 电磁波 186

16.3.1 电磁波的产生 187

16.3.2 电磁波的性质 188

16.3.3 电磁波谱 189

16.3.4 电磁波的多普勒效应 191

思考题16 194

习题15、16 194

物理原理与现代技术（G） 199

第六篇 近代物理学 206

第17章 相对论基础 206

17.1 狭义相对论产生的历史背景 207

17.1.1 对伽利略变换与力学相对性原理的回顾 207

17.1.2 经典力学所面临的困难 208

17.2 狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换 210

17.2.1 狭义相对论的两个基本假设 210

17.2.2 洛伦兹变换 210

17.3 狭义相对论的时空观 212

17.3.1 同时性的相对性 213

17.3.2 时间的相对性 214

17.3.3 长度的相对性 216

17.4 相对论的速度变换 220

17.5 狭义相对论动力学简介 222

17.5.1 相对论质量 222

17.5.2 相对论动量与相对论动力学的基本方程 225

17.5.3 相对论能量 226

17.5.4 相对论能量和动量的关系 229

17.6 广义相对论简介 230

17.6.1 广义相对论的基本原理 231

17.6.2 引力场的几何描述 231

17.6.3 广义相对论的实验验证 232

思考题17 233

习题1 7 233

第18章 量子力学的实验基础 236

18.1 黑体辐射 237

18.1.1 热辐射 237

18.1.2 基尔霍夫辐射定律 237

18.1.3 黑体辐射的实验规律 238

18.1.4 普朗克量子假设 240

18.2 光电效应 241

18.2.1 光电效应的实验规律 241

18.2.2 光电效应的实验规律与经典理论的矛盾 242

18.2.3 爱因斯坦的光子理论 243

18.3 康普顿效应 244

18.3.1 康普顿效应的实验规律 244

18.3.2 康普顿效应与经典理论的矛盾 245

18.3.3 光子理论对康普顿效应的解释 245

18.4 玻尔的氢原子理论 247

18.4.1 氢原子光谱的实验规律 247

18.4.2 原子光谱的实验规律以及原子的核式模型与经典理论的矛盾 248

18.4.3 玻尔的氢原子理论 249

18.5 实物粒子的波粒二象性 252

18.5.1 德布罗意假设 252

18.5.2 德布罗意波的实验验证 254

思考题18 256

第19章 量子力学基础 257

19.1 微观粒子状态的描述波函数 258

19.1.1 坐标和动量的不确定度关系 258

19.1.2 波函数 261

19.2 薛定谔方程 265

19.2.1 薛定谔方程 265

19.2.2 定态薛定谔方程 267

19.3 一维定态问题 269

19.3.1 一维无限深势阱中粒子的运动 269

19.3.2 一维势垒的穿透隧道效应 273

19.4 氢原子的量子理论 274

19.4.1 氢原子的定态薛定谔方程及其求解概略 274

19.4.2 氢原子问题的量子力学结论 275

19.5 电子的自旋 四个量子数 280

19.5.1 施特恩－格拉赫实验 280

19.5.2 电子的自旋 281

19.5.3 四个量子数 281

19.6 多电子原子系统的壳层结构 282

19.6.1 泡利不相容原理 282

19.6.2 能量最小原理 283

19.7 固体的能带理论 286

19.7.1 固体能带的形成 286

19.7.2 能带上电子的分布与输运 288

19.7.3 固体的能带结构与导电性 289

19.7.4 杂质半导体的导电机构 290

19.7.5 半导体的特性及应用 292

19.8 激光 294

19.8.1 三种跃迁过程 294

19.8.2 粒子数反转分布与激活介质 297

19.8.3 光学谐振腔 299

19.8.4 激光器的结构及类型 300

19.8.5 激光的特性及其应用 301

思考题19 302

习题18、19 302

物理原理与现代技术（H） 305

附录 307

常用物理常数表 307

诺贝尔物理学奖颁发情况一览表 308

参考书目 317