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第一章 力学的基本定律 3

第一节 牛顿运动定律 3

一、牛顿运动定律 3

二、单位和量纲 5

第二节 功和能、能量守恒定律 6

一、功 6

二、动能、势能 8

三、功能原理 10

四、机械能守恒定律 11

五、能量守恒定律 12

第三节 动量守恒定律 13

一、动量、冲量、动量定理 13

二、动量守恒定律 15

第四节 转动和转动定律 17

一、刚体的定轴转动 17

二、力矩、转动定律、转动惯量 20

三、转动动能、力矩的功 24

第五节 角动量守恒定律 26

一、角动量、冲量矩、角动量定理 26

二、角动量守恒定律 28

第六节 进动 30

习题一 33

第二章 相对论 36

第一节 伽利略变换和经典力学时空观 36

一、伽利略相对性原理 36

二、伽利略变换 37

三、经典力学的时空观 37

第二节 狭义相对论的基本原理 38

一、迈克耳孙－莫雷实验 38

二、狭义相对论的基本原理 39

三、洛伦兹变换 39

一、长度的相对性 40

第三节 相对论运动学 40

二、时间的相对性 41

三、同时性的相对性 41

四、孪生子佯谬 43

第四节 相对论动力学 43

一、质量和动量 43

二、力和动能 44

三、能量、质能关系 45

四、能量和动量的关系 46

一、等效原理 47

第五节 广义相对论简介 47

二、广义相对性原理 48

三、广义相对论的检验 49

习题二 49

第三章 流体的运动 51

第一节 理想流体的定常流动 51

一、理想流体 51

二、定常流动 52

第二节 伯努利方程及其应用 53

一、伯努利方程 53

三、连续性方程 53

二、伯努利方程的应用 55

第三节 粘性流体、层流、湍流 58

一、牛顿粘性定律 58

二、层流、湍流、雷诺数 60

第四节 泊肃叶定律 61

一、泊肃叶定律 61

二、粘性流体的运动规律 63

第五节 斯托克斯定律 64

习题三 65

一、简谐振动的运动方程 68

第一节 简谐振动 68

第四章 振动和波 68

二、简谐振动的能量 70

第二节 简谐振动的合成 70

一、同方向简谐振动的合成 70

二、相互垂直简谐振动的合成 73

第三节 振动的分解、频谱 74

一、非简谐周期振动的傅里叶分解、不连续谱 74

二、一段有限波列的分解、连续谱 76

一、机械波的产生和传播 77

第四节 简谐波 77

二、波动方程 78

三、波的能量 79

第五节 波的叠加原理、波的干涉 81

一、波的叠加原理 81

二、波的干涉 81

三、驻波 83

第六节 声波和超声波 85

一、声强和声强级 85

二、多普勒效应 86

三、超声波的特性和应用 87

习题四 89

四、次声波 89

第五章 分子物理学 91

第一节 动理学理论 91

一、动理学理论及其实验基础 91

二、分子现象的统计规律性 92

第二节 理想气体动理论基本方程 93

一、理想气体物态方程 93

二、理想气体动理论基本方程 94

三、分子的平均平动能 96

一、自由度 97

第三节 能量均分定理 97

二、能量均分定理 98

第四节 分子速率及其实验测定 99

一、分子速率的统计分布 99

二、分子速率的实验测定 101

第五节 真实气体 102

一、真实气体的等温线 102

二、分子力 104

三、范德瓦耳斯方程 105

第六节 液体的表面现象 108

习题五 113

第六章 静电场 115

第一节 电场强度、高斯定理 115

一、电场强度 115

二、电场线、电通量 119

三、高斯定理 121

第二节 电势、电势差、静电场的环路定理 124

二、电势差、电势 125

三、电场强度与电势的关系 128

一、导体的静电平衡条件 129

第三节 静电场中的导体 129

二、静电平衡时导体的性质 130

三、空腔导体和静电屏蔽 130

第四节 静电场中的电介质 132

一、电介质的极化 132

二、极化强度和极化电荷 134

三、电位移、有电介质时的高斯定理 136

第五节 电容 137

一、孤立导体的电容 137

二、电容器的电容 138

三、电容器电容的计算 138

一、电容器的能量 139

第六节 静电场的能量 139

二、电场的能量和能量密度 140

第七节 压电效应及其应用 142

一、压电效应 142

二、压电效应的应用 142

习题六 143

第七章 直流电路 146

第一节 恒定电流 146

一、电流强度和电流密度 146

二、欧姆定律的微分形式 148

三、电解质导电 149

第二节 电源的电动势、一段有源电路的欧姆定律 151

一、电源的电动势 151

二、一段有源电路的欧姆定律 152

第三节 基尔霍夫定律及其应用 154

一、基尔霍夫定律 154

二、基尔霍夫定律的应用 155

第四节 温差电现象及其应用 156

一、电子的逸出功 156

二、接触电势差 157

三、温差电现象及其应用 158

一、电容器的充电 160

第五节 电容器的充电和放电 160

二、电容器的放电 162

习题七 164

第八章 磁场 168

第一节 磁场、磁感应强度 168

第二节 电流的磁场 169

一、毕奥－萨伐尔定律 169

二、安培环路定理 171

三、磁通量 175

第三节 磁场对运动电荷的作用 175

一、洛仑兹力 175

二、质谱仪 177

三、霍尔效应 178

第四节 磁场对电流的作用、磁矩 179

一、安培定律 179

二、磁场对载流线圈的作用、磁矩 180

三、磁力矩的功、附加能量 183

第五节 磁介质 185

一、磁介质 185

二、磁导率、磁场强度 187

三、铁磁质 188

习题八 190

四、磁致伸缩 190

第一节 电磁感应定律 194

一、电磁感应的基本定律 194

第九章 电磁感应 194

二、有旋电场 198

三、涡电流 198

第二节 自感 199

一、自感现象、自感系数 199

二、RL电路 201

第三节 磁场的能量 202

一、位移电流 205

第四节 电磁场及其传播 205

二、麦克斯韦电磁场基本方程 206

三、电磁波的产生和传播 208

四、电磁波的能量 210

第五节 超导电性和超导磁体 211

一、零电阻现象 211

二、迈斯纳效应和磁通量子化 212

三、超导的研究前景及应用 213

习题九 214

一、光的相干性 217

第十章 光的波动性 217

第一节 光的干涉 217

二、杨氏双缝实验 218

三、劳埃镜实验 220

四、光程和光程差 220

五、薄膜干涉 221

六、干涉仪 223

第二节 光的衍射 225

一、惠更斯－菲涅耳原理 225

二、单缝衍射 226

三、衍射光栅 229

四、最微镜的鉴别距离 232

第三节 X射线的衍射 233

一、X射线的波动性 233

二、布拉格方程 234

第四节 光的偏振 236

一、自然光和偏振光 236

二、光的双折射现象 239

三、椭圆偏振光和圆偏振光 243

第五节 旋光现象 244

一、旋光性 244

四、偏振光的干涉、色偏振 244

二、圆二色性 246

第六节 光的吸收和散射 246

一、光的吸收、朗伯—比尔定律 246

二、光的散射 248

习题十 249

一、热辐射现象 251

二、基尔霍夫定律 251

第一节 热辐射 251

第十一章 光的粒子性 251

三、黑体辐射定律 252

四、普朗克量子假设 254

第二节 光电效应 256

一、光电效应的基本规律 256

二、爱因斯坦的光子学说 257

三、光电效应的应用 259

第三节 康普顿效应 260

一、康普顿散射实验 261

二、康普顿散射的理论解释 261

第四节 光的波粒二象性 263

习题十一 264

第十二章 量子力学基础 266

第一节 玻尔的氢原子结构理论 266

一、氢原子光谱的规律性 266

二、玻尔的氢原子理论 267

第二节 实物粒子的波动性 271

一、德布罗意假设 271

二、电子衍射 273

三、物质波的统计解释 275

第三节 不确定原理 275

一、坐标和动量的不确定关系式 276

二、能量和时间的不确定关系式 277

第四节 波函数、薛定谔方程 279

一、波函数的意义和性质 279

二、薛定谔方程 280

三、一维势阱中运动的粒子 281

第五节 氢原子及类氢原子的量子力学描述 283

一、能量量子化——主量子数n 284

二、角动量量子化——角量子数l 284

三、空间量子化——磁量子数m 284

第六节 电子自旋 285

一、施特恩—格拉赫实验 285

三、电子自旋假设 286

二、碱金属元素光谱的双线结构 286

四、量子力学的应用简介 288

习题十二 289

第十三章 激光 292

第一节 激光产生的原理 292

一、自发辐射、受激辐射与粒子数反转 292

二、光谐振腔的作用 294

三、激光器的结构 295

二、单色性好 296

三、亮度极高 296

一、方向性好 296

第二节 激光的特点 296

四、相干性好 297

第三节 几种常见的激光器 298

一、气体激光器 298

二、固体激光器 298

三、半导体激光器 299

四、染料激光器 299

一、光化作用 300

二、热作用 300

第四节 激光的生物效应 300

三、机械作用 301

四、电磁场作用 301

第五节 激光在医药学及科技领域中的应用、激光在医药学上的应用 302

二、激光在科技领域中的应用 302

习题十三 303

第十四章 原子核 304

第一节 原子核的组成 304

一、原子核的电量、质量和大小 304

二、原子核的组成 306

三、原子核的结合能 307

四、核力 308

第二节 放射性、衰变定律、核反应 309

一、放射性衰变 310

二、衰变定律 312

三、人工核反应 314

第三节 放射性核素 316

一、放射线的剂量 316

二、放射性核素在医药方面的应用 318

第四节 核子、核子的自旋与磁矩、核磁共振 319

一、核子的自旋与磁矩 319

二、原子核的自旋与磁矩 320

三、核磁共振 321

四、核磁共振的应用 325

习题十四 326

第十五章 粒子物理 329

第一节 高能粒子的来源与探测 329

一、宇宙射线 329

二、人工辐射源 330

三、高能粒子探测 331

一、粒子与反粒子 332

二、μ介子与中微子 332

第二节 基本粒子简介 332

三、介子与超子 333

四、粒子的分类 335

第三节 基本相互作用和守恒定律 337

一、粒子间的相互作用 337

二、守恒定律 337

第四节 强子的夸克模型 339

第十六章 天体物理 342

第一节 概述 342

一、天体的层次 342

二、天体物理研究的可行性 343

四、天体物理的发展趋势 344

三、观测与实验 344

第二节 天体的演化 345

一、大爆炸宇宙模型 345

二、恒星的演化 346

三、赫罗图 347

四、引力坍缩 348

五、脉冲星与中子星 349

六、黑洞 349

第三节 元素的起源 350

一、B2FH理论 350

三、与地球、生物及人体的联系 351

二、元素形成理论的发展 351

第四节 恒星的能源 352

一、质子－质子反应 352

二、碳氮循环 353

第五节 广义相对论的检验 354

一、弱引力场中的效应 354

二、宇宙学效应 354

三、引力波效应 354

习题答案 356

附录一矢量分析 365

附录二 371