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第1章 物质结构 1

1.1 原子和分子 2

1 原子结构 2

2 分子结构 9

1.2 物质存在的形态 18

1 气体 19

2 固体 23

3 液体 28

思考题 33

第2章 经典力学 35

2.1 运动及其描述 36

1 空间和时间 37

2 运动的描述 42

3 伽利略变换 46

2.2 质点动力学 48

1 力 49

2质点动力学方程 52

3动量和冲量 59

4能量 60

5机械振动 65

2.3 曲线运动 71

1 曲线运动 71

2行星的运动 76

2.4 观测系中的牛顿第二定律 83

1有关绝对参考系的讨论 83

2非惯性参考系 85

3测量本征加速度 87

2.5 质点系 87

1 两体运动 88

2质点系的动量 92

3质点系的能量 94

4碰撞 97

5质点系的角动量 99

6质点系对质心的角动量 100

2.6 刚体 101

1平动和转动 101

2刚体转动的描述 102

3刚体的角动量 105

4刚体的转动动能 109

5刚体的一般运动 112

6刚体的平衡 113

7进动 114

2.7 自由度及相关分析 115

1相空间 115

2 自由度 117

3自由度分析的意义 119

2.8 流体 123

1流体运动的基本概念 123

2连续性方程 125

3欧拉方程 127

4实际流体 131

5物态方程 131

6初始条件和边界条件 132

7数值计算方法 133

2.9 流体中的声波 134

1波动的基本概念 134

2波动方程 137

3波动与振动的关系 140

4波的能量和能流 142

5驻波 145

6波源 148

7超声波和次声波 150

8多普勒效应 151

思考题 153

习题 155

第3章 热学 160

3.1 气体热力学 164

1气体的微观分子图像 164

2气体分子自由度和碰撞 165

3均匀气体的热力学状态 166

4理想气体的热能与温度 169

5气体的宏观热力学参量 171

6理想气体的物态方程 172

7理想气体的热容 174

8非理想气体的热能和物态方程 174

9气体热力学中能量传输过程 178

10理想气体的热力学过程 180

11理想气体的卡诺循环 181

12气体热机的基本原理 182

3.2 气体的热力学非平衡过程 185

1 局域平衡态、热力学第二定律的含义 186

2分子分布函数 186

3均匀平衡态分布函数——麦克斯韦速度分布 187

4局域平衡态分布函数——玻耳兹曼分子数密度分布 191

5分布函数随时间的演化 192

6 H定理 193

7气体热力学状态的熵 194

8热力学第二定律 197

9卡诺定理 199

10热力学函数 199

11输运过程 201

3.3 热力学的基本原理 205

1 固体和液体的运动模式 205

2 固体和液体热力学与气体热力学的关系 209

3热平衡条件 213

3.4 相变 215

1相变过程 215

2多相共存 218

3蒸发与升华 219

4自然界中的水循环 220

思考题 222

习题 223

第4章 电磁学 225

4.1 库仑定律 226

1 电荷 226

2库仑定律 226

4.2 真空中的静电场 228

1电场 228

2电场强度 228

3高斯定理 环路定理 231

4电势 235

5带电体在电场中受力及其运动 240

4.3 静电场与物质的相互作用 241

1静电场与导体的相互作用 241

2静电场与电介质的相互作用 244

3电容器及其电容 248

4电场的能量 252

4.4 电势的泊松方程 边界条件 253

1泊松方程 253

2边界条件 254

4.5 恒定电流 255

1恒定电流 256

2电源及其电动势 258

3欧姆定律及其微分形式 258

4稳恒电路分析 261

4.6 恒定磁场及其性质 265

1磁现象 265

2磁场的描述 266

3毕奥－萨伐尔定律 268

4磁场的高斯定理 271

5磁场的安培环路定理 271

4.7 磁场对运动电荷及电流的作用 274

1磁场对运动电荷的作用 274

2磁场对载流导线的作用 279

4.8 磁介质 281

1介质的磁化 281

2有磁介质时的安培环路定理 高斯定理 283

3铁磁质 284

4.9 电磁感应 287

1电磁感应定律 288

2动生电动势 291

3感生电动势 293

4自感和互感 295

5磁场能量 297

4.10 交流电路 298

1交流电的概念 299

2交流电路分析 303

思考题 305

习题 307

第5章 电磁波及信息传输 313

5.1 麦克斯韦方程组 314

1矢量运算与微分 314

2涡旋电场和位移电流 315

3麦克斯韦方程组 318

4电磁场的边界条件 319

5电磁波源与传播 320

5.2 电磁波的传播 321

1均匀介质中的电磁波波动方程 321

2平面电磁波 322

3电磁波的叠加原理 325

4群速度 326

5傅里叶分析概述 327

6电磁波的频谱分布 329

5.3 球面电磁波 331

1球面电磁波 331

2相干球面电磁波的信息传送 334

3电磁波图像传输 336

5.4 电磁波的反射与折射 340

1 电磁波在介质界面上的反射与折射 341

2介质的折射率 344

5.5 不同频段电磁波的产生和传播 346

1无线电波的几种传播方式 346

2电磁波的产生 348

3电磁波的应用与发展 352

5.6 几何光学 355

1几何光学近似的物理基础 355

2几何光学中的基本概念 356

3球面介质成像的傍轴条件 356

4平面反射镜和球面反射镜成像 357

5薄透镜成像 358

6光学成像中的像差与色差 360

7人眼结构与成像原理 362

8光的偏振 363

5.7 半球面波的相干叠加 图形传播与处理 369

1光学系统中的光源及半球面波 370

2多个相干点光源的干涉 371

3图像传输及光学系统 377

思考题 382

习题 383

第6章 狭义相对论 385

6.1 洛伦兹变换 386

1相对论的产生 386

2洛伦兹变换关系 389

6.2 相对论的质能公式 394

1相对论动量和能量 394

2相对论质能公式 396

思考题 399

习题 400

习题答案 401