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第7章 振动学基础 1

7.1简谐振动 1

7.1.1简谐振动方程 基本特征 1

7.1.2描述简谐振动的物理量 4

7.1.3简谐振动的旋转矢量表示法 7

7.1.4简谐振动的能量 11

7.1.5典型的简谐振动实例 12

7.2简谐振动的合成与分解 16

7.2.1两个同方向、同频率简谐振动的合成 16

7.2.2两个同方向不同频率简谐振动的合成 拍现象 19

7.2.3相互垂直的简谐振动的合成李萨如图形 20

7.2.4振动的分解 频谱分析 21

7.3阻尼振动 受迫振动 共振 22

7.3.1阻尼振动 22

7.3.2受迫振动 共振 24

本章提要 26

习题 27

阅读材料 29

第8章 波动 33

8.1机械波的产生和传播 33

8.1.1机械波的产生 33

8.1.2波的传播速度 34

8.1.3波的几何描述 35

8.1.4描述波动的几个物理量 36

8.2平面简谐波 37

8.2.1平面简谐波的波函数 37

8.2.2波的能量 41

8.3波的干涉和衍射 45

8.3.1波的叠加原理 波的干涉 45

8.3.2驻波 48

8.3.3惠更斯原理 波的衍射 51

8.4多普勒效应 53

8.4.1声波的多普勒效应 53

8.4.2电磁波的多普勒效应与红移 55

本章提要 55

习题 56

阅读材料 59

第9章 光学 63

9.1几何光学 63

9.1.1几何光学基本定律 63

9.1.2平面的反射和折射成像 66

9.1.3球面的反射和折射成像 69

9.1.4薄透镜成像 76

9.2获得相干光的方法 80

9.2.1光的电磁本性 81

9.2.2光程和光程差 81

9.2.3获得相干光的方法 83

9.3光的干涉 85

9.3.1杨氏双缝干涉实验 85

9.3.2洛埃镜实验 88

9.3.3薄膜干涉 89

9.3.4劈尖干涉 91

9.3.5牛顿环 94

9.3.6迈克耳孙干涉仪 96

9.4单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 97

9.4.1惠更斯-菲涅耳原理 98

9.4.2夫琅禾费单缝衍射 98

9.4.3圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 102

9.5光栅衍射 104

9.5.1光栅衍射 104

9.5.2 X射线在晶体上的衍射 109

9.5.3全息照相 109

9.6光的偏振 110

9.6.1自然光和偏振光 111

9.6.2起偏和检偏 111

9.6.3反射和折射时光的偏振 113

9.6.4光在晶体中的传播 115

9.6.5人工双折射 118

9.6.6旋光现象 120

本章提要 120

习题 123

阅读材料 126

第10章 气体动理论及热力学 132

10.1气体状态方程 132

10.1.1理想气体状态方程 133

10.1.2理想气体的压强 135

10.1.3温度的微观意义 139

10.1.4范德瓦耳斯方程 140

10.2麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律 142

10.2.1分布函数和统计平均值 142

10.2.2麦克斯韦速率分布定律 144

10.2.3麦克斯韦速率分布律的实验证明 146

10.2.4玻尔兹曼分布定律 147

10.2.5统计规律性和涨落现象 149

10.3理想气体的内能 150

10.3.1自由度 150

10.3.2能量按自由度均分定理 151

10.3.3理想气体的内能 151

10.4热力学第一定律 153

10.5热容量 156

10.5.1理想气体的定体摩尔热容Cv 156

10.5.2理想气体的定压摩尔热容Cp 157

10.6理想气体在各准静态过程中所做的功 159

10.6.1等体、等压和等温过程中的功 159

10.6.2绝热过程中的功 159

10.6.3多方过程中的功 162

10.6.4理想气体各准静态过程的主要公式 163

10.7循环过程 163

10.7.1循环过程 164

10.7.2卡诺循环 166

10.7.3逆循环和制冷机 168

10.8热力第二定律 169

10.8.1热力学第二定律 170

10.8.2热力学第二定律的统计意义 172

10.8.3熵增加原理 173

10.8.4玻尔兹曼熵公式与克劳修斯熵公式的联系 175

10.9输运过程 177

10.9.1平均碰撞频率和平均自由程 177

10.9.2内摩擦现象（黏滞现象） 179

10.9.3热传导现象 180

10.9.4扩散现象 181

本章提要 181

习题 183

阅读材料 187

第11章 狭义相对论 191

11.1洛伦兹变换 191

11.1.1牛顿力学的时空观 191

11.1.2麦克斯韦电磁场理论的挑战 193

11.1.3爱因斯坦的选择 195

11.1.4洛伦兹变换 195

11.2狭义相对论的时空观 197

11.2.1同时性的相对性 198

11.2.2时间的延缓 200

11.2.3长度的缩短 201

11.2.4相对论中的速度变换 202

11.2.5经典力学时空观与相对论时空观的比较 204

11.3狭义相对论的动力学基础 206

11.3.1相对论力学的基本方程 207

11.3.2相对论中的质量-能量关系 207

11.3.3狭义相对论中的动量——能量关系 210

本章提要 211

习题 212

阅读材料 213

第12章 量子物理 217

12.1光的粒子性 217

12.1.1黑体辐射 217

12.1.2普朗克的能量子假说 219

12.1.3光电效应 220

12.1.4光的波动说的缺陷 222

12.1.5爱因斯坦的光子理论 223

12.1.6康普顿效应 225

12.1.7光的波粒二象性 228

12.2实物粒子的波粒二象性 228

12.2.1德布罗意假设 229

12.2.2德布罗意假设的实验验证 230

12.2.3德布罗意假设的意义 232

12.2.4电子显微镜 232

12.3不确定关系 234

12.3.1不确定关系 234

12.3.2用不确定关系讨论几个具体例子 235

12.4薛定谔方程 237

12.4.1波函数 237

12.4.2薛定谔方程 239

12.4.3算符与力学量的平均值 240

12.5势阱和势垒中的粒子 241

12.5.1一维无限深势阱 241

12.5.2隧道效应 244

12.5.3扫描隧道显微镜 244

12.6氢原子 245

12.6.1氢原子光谱的实验规律 246

12.6.2经典理论处理氢原子问题遇到的困难 246

12.6.3玻尔的氢原子理论 247

12.6.4氢原子的量子力学处理 251

12.6.5电子自旋 255

12.6.6激光器工作原理 256

12.7原子壳层结构 259

12.7.1泡利不相容原理 259

12.7.2能量最小原理 260

本章提要 261

习题 262

阅读材料 264

部分习题答案 268