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第9章 气体动理论 1

9.1气体动理论的基本概念 2

9.1.1分子热运动 2

9.1.2分子热运动的统计规律 3

9.2理想气体的物态方程 4

9.2.1平衡态 4

9.2.2气体的状态参量 5

9.2.3理想气体的物态方程 5

9.3理想气体的压强和温度 6

9.3.1理想气体的微观模型及统计假设 6

9.3.2压强公式及其统计意义 7

9.3.3温度公式及其统计意义 9

9.4能量均分定理 理想气体的内能 9

9.4.1自由度 10

9.4.2能量均分定理 11

9.4.3理想气体的内能 12

9.5麦克斯韦速率分布 13

9.5.1麦克斯韦速率分布函数 14

9.5.2三种统计速率 15

9.5.3气体分子速率分布的测定 17

9.6玻尔兹曼能量分布 18

9.6.1玻尔兹曼能量分布律 18

9.6.2重力场中的等温气压公式 19

9.7气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 20

思考题 22

习题 23

第10章 热力学基础 25

10.1热力学基本概念 25

10.1.1准静态过程 25

10.1.2内能、功和热量 26

10.2热力学第一定律 28

10.3理想气体的等值过程 摩尔热容 29

10.3.1等体过程 摩尔定容热容 29

10.3.2等压过程 摩尔定压热容 30

10.3.3等温过程 32

10.4理想气体的绝热过程 33

10.4.1绝热过程 33

10.4.2多方过程 35

10.5循环过程 卡诺循环 36

10.5.1循环过程 36

10.5.2热机和制冷机 37

10.5.3卡诺循环 39

10.6热力学第二定律 卡诺定理 42

10.6.1热力学过程的方向性 42

10.6.2热力学第二定律 43

10.6.3卡诺定理 44

10.7熵 熵增加原理 45

10.7.1热力学第二定律的统计意义 45

10.7.2玻尔兹曼熵 47

10.7.3克劳修斯熵 熵增加原理 48

思考题 51

习题 53

第11章 振动 56

11.1简谐运动 56

11.1.1简谐运动的基本特征 56

11.1.2描述简谐运动的物理量 58

11.1.3简谐运动的旋转矢量表示法 63

11.1.4简谐运动的能量 65

11.2阻尼振动 受迫振动 共振 67

11.2.1阻尼振动 67

11.2.2受迫振动 69

11.2.3共振 69

11.3简谐运动的合成 70

11.3.1同方向、同频率简谐运动的合成 71

11.3.2同方向、不同频率简谐运动的合成拍 73

11.3.3相互垂直的简谐运动的合成 74

11.4电磁振荡 76

11.4.1 LC振荡电路 76

11.4.2受迫振荡 电谐振 79

11.5振动频谱分析 79

思考题 81

习题 82

第12章 波动 85

12.1机械波的基本概念 85

12.1.1机械波的形成 85

12.1.2波动的描述 86

12.1.3物体的弹性形变 88

12.2平面简谐波 90

12.2.1平面简谐波的波动表达式 90

12.2.2波动表达式的物理意义 91

12.2.3波动中各质点振动的速度和加速度 92

12.2.4波动方程 93

12.3波的能量 波的强度 96

12.3.1波动过程中能量的传播 96

12.3.2波的强度 98

12.4声波 超声波 次声波 98

12.4.1声波 98

12.4.2超声波 100

12.4.3次声波 101

12.5波的衍射和干涉 101

12.5.1惠更斯原理 波的衍射 101

12.5.2波的叠加原理 波的干涉 103

12.6驻波 107

12.6.1驻波的产生 107

12.6.2驻波方程 108

12.6.3半波损失 110

12.7电磁波 112

12.7.1电磁波的产生与传播 112

12.7.2平面电磁波 114

12.7.3电磁波的能量 115

12.7.4电磁波谱 116

12.8多普勒效应 118

12.8.1机械波的多普勒效应 118

12.8.2电磁波的多普勒效应 121

12.8.3冲击波 121

思考题 123

习题 124

第13章 光学 128

13.1几何光学简介 129

13.1.1几何光学基本定律 129

13.1.2光在平面和球面上的反射成像和折射成像 132

13.1.3薄透镜 138

13.1.4光学仪器 141

13.2光的干涉 144

13.2.1光的相干性 144

13.2.2双缝干涉 145

13.2.3光程与光程差 148

13.2.4薄膜干涉 150

13.2.5迈克耳孙干涉仪 159

13.3光的衍射 161

13.3.1光的衍射现象 161

13.3.2惠更斯-菲涅耳原理 162

13.3.3单缝的夫琅禾费衍射 163

13.3.4圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 167

13.3.5光栅衍射 169

13.3.6 X射线的衍射 174

13.4光的偏振 176

13.4.1光的偏振态 176

13.4.2起偏与检偏 马吕斯定律 178

13.4.3反射光与折射光的偏振 180

13.5双折射现象 182

13.5.1晶体的双折射现象 182

13.5.2单轴晶体的波面 184

13.5.3偏振器件 185

13.6偏振光的干涉 187

思考题 188

习题 190

第14章量子物理基础 194

14.1黑体辐射 普朗克能量子假设 195

14.1.1黑体辐射 195

14.1.2黑体辐射定律 197

14.1.3普朗克公式 普朗克能量子假设 199

14.2光电效应 爱因斯坦光量子理论 201

14.2.1光电效应 201

14.2.2爱因斯坦光量子理论 203

14.2.3光的波粒二象性 204

14.2.4光电效应在近代技术中的应用 205

14.3康普顿效应 206

14.3.1康普顿效应的实验规律 206

14.3.2康普顿效应的量子解释 208

14.4氢原子光谱 玻尔理论 210

14.4.1氢原子光谱 210

14.4.2氢原子的玻尔理论 211

14.5粒子的波动性 215

14.5.1德布罗意假设 215

14.5.2德布罗意波的实验证明 217

14.5.3德布罗意波的统计解释 218

14.6不确定关系 219

14.7波函数 薛定谔方程 221

14.7.1波函数及其统计诠释 222

14.7.2薛定谔方程 223

14.8一维定态薛定谔方程的应用 225

14.8.1一维无限深势阱 225

14.8.2一维方势垒 隧道效应 227

14.8.3一维谐振子 229

14.9氢原子的量子理论简介 230

14.9.1氢原子的定态薛定谔方程 230

14.9.2量子化条件和量子数 230

14.9.3氢原子中电子的概率分布 232

14.10原子的壳层结构 233

14.10.1电子自旋 233

14.10.2原子的壳层结构 234

思考题 235

习题 236

第15章 原子核物理与粒子物理简介 239

15.1原子核的基本性质 240

15.1.1原子核概述 240

15.1.2原子核的自旋和磁矩 241

15.2原子核的结合能 裂变和聚变 242

15.2.1原子核的结合能 242

15.2.2重核的裂变 244

15.2.3轻核的聚变 247

15.3原子核的放射性衰变 248

15.3.1原子核的放射性 248

15.3.2放射性衰变规律及放射性强度 250

15.3.3放射性辐射的应用 253

15.4粒子物理简介 254

15.4.1基本粒子的由来 254

15.4.2粒子的分类 256

15.4.3粒子的相互作用和守恒定律 257

15.4.4夸克标准模型 259

思考题 261

习题 261

第16章 新技术物理基础简介 262

16.1激光 262

16.1.1激光产生的基本原理 262

16.1.2激光的特性和应用 265

16.1.3激光器 265

16.2半导体 267

16.2.1固体的能带结构 267

16.2.2本征半导体和杂质半导体 268

16.2.3 PN结和其他半导体器件 270

16.2.4光生伏特效应 271

16.3超导电性 272

16.3.1超导体的转变温度 272

16.3.2超导体的主要特性 272

16.3.3超导电性的BCS理论 274

16.3.4超导的应用前景 274

16.4纳米材料 275

16.4.1纳米材料简介 275

16.4.2纳米效应 275

16.4.3准一维纳米材料 277

16.4.4纳米材料的应用 280

习题参考答案 282

参考文献 289