大学基础物理学 下PDF电子书下载

第三篇 光学基础 3

第一章 波动光学 3

1.1光波的基本性质及其描述 4

一、光波的传播速度 4

二、介质的折射率 4

三、定态波场和光波的描述 5

四、光波的强度 6

1.2光源 单色光 相干光 6

一、普通光源 6

二、单色光 7

三、相干光 7

1.3光波的干涉 8

一、光程 8

二、相位差与光程差 9

三、光波的叠加原理 9

四、光波的干涉 10

1.4杨氏双缝干涉 12

一、杨氏双缝干涉实验 12

二、杨氏双缝干涉条纹的理论计算 13

三、劳埃德镜实验 15

1.5干涉条纹的可见度 光场的时间相干性和空间相干性 16

一、干涉条纹的可见度 16

二、光源非单色性对干涉条纹的影响 16

三、光场的时间相干性 17

四、光源的线度对干涉条纹的影响 18

五、光场的空间相干性 19

1.6薄膜干涉 20

一、等倾干涉 20

二、等厚干涉 24

三、光的干涉应用 28

1.7光的衍射 31

一、光的衍射现象 31

二、惠更斯-菲涅耳原理 31

三、菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射 33

1.8夫琅禾费单狭缝衍射 33

一、单缝实验装置和现象 33

二、单缝衍射的强度 34

三、单狭缝衍射图样的特点 37

1.9夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 39

一、夫琅禾费圆孔衍射 39

二、光学仪器的分辨本领 42

1.10衍射光栅 44

一、光栅衍射图样的特点 45

二、光栅衍射强度的计算 46

三、光栅衍射的特点 47

四、光栅光谱 50

五、X射线的衍射 50

1.11光的偏振态 51

一、线偏振光 51

二、自然光 52

三、部分偏振光 53

四、椭圆偏振光和圆偏振光 54

1.12二向色性 马吕斯定律 55

一、晶体的二向色性 55

二、马吕斯定律 55

1.13反射光和折射光的偏振状态 56

一、反射光的偏振态 56

二、折射光的偏振态 57

1.14光的双折射 58

一、双折射现象 58

二、光轴与主截面 58

三、光在晶体中的波面 59

四、波晶片 60

1.15偏振光的获得和检验 62

一、线偏振光的获得和检验 62

二、圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验 62

1.16旋光现象 64

习题 65

第二章 几何光学 69

2.1几何光学的基本定律 70

一、三条实验定律 70

二、光路可逆原理 71

三、费马原理 71

四、全反射 71

2.2反射和折射 72

一、光在平面上的反射和折射 72

二、光在球面上的反射和折射 74

2.3薄透镜 77

一、薄透镜 77

二、傍轴光线条件下的薄透镜物像公式 78

三、薄透镜成像的作图法 78

2.4光学仪器 79

一、眼睛 79

二、放大镜 80

三、显微镜 81

四、望远镜 82

习题 82

第三章 现代光学简介 84

3.1激光 85

一、粒子数按能级的统计分布——玻耳兹曼分布 85

二、自发辐射、受激辐射和受激吸收 85

三、激光原理 87

四、激光器 89

五、激光的特性 89

3.2全息照相 90

一、全息照相 90

二、基本原理 91

三、全息照相的特点 93

四、全息照相的一些应用 93

3.3光纤通信 94

一、光导纤维 94

二、光纤通信 95

三、光纤通信的特点 95

第四篇 热学基础 99

第一章 热学基本概念 99

1.1热力学系统的分类和宏观物体的微观模型 100

一、热力学系统的分类 100

二、宏观物体的微观模型 100

1.2热力学系统的平衡态与热力学过程 102

一、平衡态 102

二、状态参量 103

三、热力学过程 103

1.3温度 104

一、热力学第零定律 104

二、温度 105

三、温标 105

四、理想气体物态方程 108

习题 109

第二章 热力学第一定律 110

2.1功 热量 111

一、功 111

二、热量 113

三、热容 113

2.2热力学第一定律 114

一、热力学第一定律 114

二、内能 115

2.3热容与内能及焓的关系 116

一、定容热容与内能的关系 116

二、定压热容与焓的关系 116

三、理想气体的内能 117

四、理想气体的焓 118

五、理想气体的Cp和Cv的关系 118

2.4理想气体的几个热力学过程 119

一、等温过程 119

二、绝热过程 120

三、多方过程 121

2.5热机及其效率 125

一、热机 125

二、热机的循环过程 126

三、热机的效率 127

四、卡诺循环及其效率 128

习题 130

第三章 热力学第二定律 132

3.1热力学第二定律 133

一、可逆过程与不可逆过程 133

二、不可逆过程的关联性 134

三、热力学第二定律 135

3.2卡诺定理 136

3.3熵与熵增加原理 138

一、熵 138

二、熵增加原理 141

3.4能量退化原理 144

一、热传导过程造成不可用能的增加 144

二、功变热过程中产生的不可用能的增量 145

三、能量退化原理 146

习题 146

第四章 气体分子动理论与热运动的统计规律 148

4.1动力学规律与统计规律 149

一、动力学规律 149

二、统计规律 149

4.2理想气体压强与温度的统计意义 151

一、理想气体的微观模型 151

二、理想气体压强的统计意义 152

三、气体温度的统计意义 154

4.3熵的统计意义 156

一、宏观态与微观态 156

二、气体自由膨胀不可逆过程的统计意义 156

三、熵的统计意义 158

四、熵是系统无序度的量度 159

4.4范德瓦耳斯方程 159

一、分子间排斥力对理想气体物态方程体积的修正 160

二、分子间引力对理想气体物态方程压强的修正 160

4.5麦克斯韦分布律 162

一、麦克斯韦速度分布律 162

二、麦克斯韦速率分布律 162

4.6玻耳兹曼密度分布律 165

一、气体分子在重力场中按高度的分布 165

二、玻耳兹曼密度分布律 167

4.7能量按自由度均分定理 168

一、分子的自由度 168

二、能量均分定理 169

三、理想气体的内能 170

4.8气体的输运现象 171

一、气体输运过程的宏观规律 171

二、气体输运现象的分子动理论 173

习题 176

第五篇 近代物理学基础 181

第一章 狭义相对论力学基础 181

1.1狭义相对论的基本原理 182

一、迈克耳孙-莫雷实验 182

二、狭义相对论的基本原理 184

1.2洛伦兹变换 185

一、坐标变换 185

二、速度变换 186

1.3狭义相对论的时空观 187

一、同时的相对性 187

二、长度的收缩 188

三、时间的延缓 190

1.4狭义相对论动力学基础 192

一、相对论力学的基本方程 192

二、质量与能量的关系 193

三、动量和能量的关系 195

习题 197

第二章 物质的波粒二象性 198

2.1黑体辐射 普朗克能量子假设 200

一、热辐射和基尔霍夫辐射定律 200

二、黑体辐射的实验定律 202

三、普朗克能量子假说 203

2.2光电效应 爱因斯坦光子理论 207

一、光电效应的实验规律 207

二、经典理论所遇到的困难和缺陷 210

三、爱因斯坦的光子论及其对光电效应的解释 210

2.3康普顿效应 光的波粒二象性 213

一、康普顿效应 213

二、光子论对康普顿效应的解释 215

三、光的波粒二象性 216

2.4氢原子光谱 玻尔的量子理论 218

一、原子的有核模型及其与经典理论的矛盾 218

二、氢原子光谱的规律性 220

三、氢原子的玻尔量子论及其遇到的困难 222

2.5实物粒子的波动性 226

一、德布罗意波 226

二、德布罗意波的实验验证 228

三、不确定关系 230

习题 234

第三章 量子物理基础 236

3.1波函数及其统计诠释 237

一、波函数 237

二、波函数的统计诠释 237

3.2薛定谔方程 239

一、薛定谔方程的建立 239

二、一维势阱和势垒问题 242

三、一维谐振子问题 248

3.3氢原子量子理论简介 250

一、氢原子中电子的薛定谔方程 250

二、氢原子中电子的状态描述 256

3.4电子的自旋和原子的壳层结构 259

一、施特恩-格拉赫实验 259

二、电子的自旋 260

三、泡利不相容原理 261

四、原子的壳层结构 262

习题 263