第四篇 热学 2
14 气体动理论 2
14.1 热学的基本概念 2
14.1.1 系统与外界 2
14.1.2 平衡态 2
14.1.3 状态参量 3
14.1.4 状态方程 4
14.1.5 热力学第零定律 6
14.2 气体动理论的基本观点 7
14.2.1 分子运动的基本概念 7
14.2.2 统计观点简介 8
14.3 理想气体的压强 10
14.3.1 理想气体微观模型 10
14.3.2 分子集体行为的统计假设 10
14.3.3 理想气体的压强公式 11
14.4 理想的气体的温度 14
14.4.1 温度的统计解释 14
14.4.2 方均根速率 15
14.5 能量均分定理 理想气体的内能 17
14.5.1 自由度 17
14.5.2 能量均分定理 18
14.5.3 理想气体的内能 19
14.6 麦克斯韦速率分布律 20
14.6.1 麦克斯韦速率分布函数 20
14.6.2 三种统计速率 22
14.6.3 气体速率分布的实验验证 25
14.7 玻耳兹曼分布律简介 26
14.7.1 玻耳兹曼分布律 26
14.7.2 重力场中微粒按高度的分布 27
14.8 气体分子的平均自由程和平均碰撞频率 28
14.8.1 平均碰撞频率 29
14.8.2 气体分子的平均自由程 30
思考题 31
习题 32
15 热力学基础 35
15.1 准静态过程 功 热量和内能 35
15.1.1 准静态过程 35
15.1.2 功 36
15.1.3 热量 37
15.1.4 内能 38
15.2 热力学第一定律 39
15.2.1 热力学第一定律 39
15.2.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 40
15.2.3 理想气体的摩尔热容 41
15.3 绝热过程 多方过程 43
15.3.1 绝热过程方程 43
15.3.2 准静态绝热过程曲线 43
15.3.3 多方过程 45
15.4 循环过程 卡诺循环 46
15.4.1 循环过程 46
15.4.2 卡诺循环 48
15.5 热力学第二定律 51
15.5.1 可逆过程与不可逆过程 51
15.5.2 热力学第二定律的表述 52
15.5.3 热力学第二定律的实质 53
15.5.4 热力学第二定律的微观意义 53
15.6 卡诺定理 克劳修斯不等式 熵 54
15.6.1 卡诺定理 54
15.6.2 克劳修斯不等式 54
15.6.3 熵 55
15.6.4 热力学第二定律的数学表达式 56
15.6.5 熵增加原理 57
15.7 热力学第二定律的统计意义 玻耳兹曼熵 59
15.7.1 热力学概率 59
15.7.2 热力学第二定律的统计意义 60
15.7.3 玻耳兹曼熵 62
思考题 62
习题 63
阅读材料 67
第五篇 机械振动和机械波 67
16 机械振动 75
16.1 简谐振动 75
16.1.1 简谐振动的特征及其表达式 76
16.1.2 描述简谐振动的特征量 77
16.1.3 简谐振动的旋转矢量法 80
16.1.4 几种常见的简谐振动 83
16.1.5 简谐振动的能量 86
16.2 阻尼振动 受迫振动 共振 87
16.2.1 阻尼振动 87
16.2.2 受迫振动 共振 89
16.3 非线性振动简介 90
16.4 简谐振动和合成 92
16.4.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 92
16.4.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成 95
16.4.3 相互垂直的简谐振动的合成 96
16.5 振动的分解 98
思考题 99
习题 100
17 机械波 105
17.1 机械波的产生和传播 105
17.1.1 机械波的产生 105
17.1.2 描述波动的物理量 106
17.2 平面简谐波 波动方程 110
17.2.1 平面简谐波的波动方程 110
17.2.2 平面波的波动微分方程 112
17.3 波的能量 114
17.3.1 波的能量和能量密度 114
17.3.2 波的能流和能流密度 116
17.3.3 波的吸收 117
17.4 波的衍射 干涉 118
17.4.1 惠更斯原理 波的衍射 118
17.4.2 波的叠加原理 波的干涉 119
17.5 驻波 121
17.5.1 驻波的形成 121
17.5.2 驻波方程 122
17.5.3 半波损失 125
17.5.4 弦线振动的简正模式 125
17.6 多普勒效应 126
17.7 非线性波简介 128
思考题 128
习题 129
第六篇 光学 137
18 光的干涉 137
18.1 光波的基本概念 光波的叠加 137
18.1.1 光波 137
18.1.2 相干光 138
18.1.3 光波的叠加与分析 140
18.1.4 光程 143
18.2 分波阵面干涉 146
18.2.1 杨氏双缝干涉 146
18.2.2 其他分波阵面干涉 150
18.3 分振幅干涉 152
18.3.1 平行平面薄膜干涉 152
18.3.2 等厚干涉 159
18.4 迈克尔逊干涉仪 165
18.4.1 迈克尔逊干涉仪结构 165
18.4.2 迈克尔逊干涉仪的干涉现象 166
18.5 多光束干涉 168
思考题 171
习题 172
阅读材料 175
19 光的衍射 179
19.1 光的衍射现象和惠更斯-菲涅尔原理 179
19.1.1 光的衍射现象 179
19.1.2 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 180
19.1.3 惠更斯-菲涅尔原理 180
19.2 单缝夫琅禾费衍射 181
19.2.1 菲涅尔半波带法 182
19.2.2 单缝夫琅禾费衍射图样 184
19.3 光栅衍射 189
19.3.1 光栅 189
19.3.2 光栅衍射的强度分布 190
19.3.3 光栅衍射的条纹分布 192
19.3.4 光栅光谱 194
19.4 光学仪器的分辨本领 197
19.4.1 圆孔夫琅禾费衍射 197
19.4.2 光学仪器的分辨本领 198
19.5 X射线的衍射 200
思考题 202
习题 202
阅读材料 205
20 光的偏振 207
20.1 自然光和偏振光 207
20.2 起偏和检偏 马吕斯定律 209
20.2.1 起偏和检偏 209
20.2.2 马吕斯定律 210
20.3 反射光与折射光的偏振性质 212
20.4 光的双折射 214
20.4.1 双折射与偏振光 214
20.4.2 双折射现象的解释 218
20.5 偏振光的干涉及其应用 221
20.5.1 波片 221
20.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光 223
20.5.3 偏振光的干涉及其应用 224
20.5.4 人为双折射现象 225
20.6 旋光现象 227
思考题 228
习题 228
阅读材料 230
第七篇 量子物理基础 242
21 量子物理基础 242
21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 242
21.1.1 热辐射 242
21.1.2 黑体辐射定律 243
21.1.3 普朗克能量子假设 244
21.2 光的量子性 246
21.2.1 光电效应 246
21.2.2 爱因斯坦光子假设 248
21.2.3 康普顿效应 250
21.3 氢原子光谱的实验规律 玻尔理论 253
21.3.1 氢原子光谱的实验规律 253
21.3.2 玻尔的氢原子理论 254
21.4 德布罗意假设 电子衍射实验 258
21.4.1 德布罗意物质波假设 258
21.4.2 电子衍射实验 259
21.5 测不准关系 260
21.6 波函数 薛定谔方程 263
21.6.1 波函数 263
21.6.2 薛定谔方程 264
21.6.3 定态薛定谔方程 266
21.7 一维势阱 势垒 隧道效应 267
21.7.1 一维势阱 267
21.7.2 一维势垒 隧道效应 271
21.8 氢原子 273
21.9 斯特恩-盖拉赫实验 电子自旋 276
21.9.1 电子的轨道磁矩 276
21.9.2 斯特恩-盖拉赫实验 277
21.9.3 电子的自旋 278
21.10 原子的壳层结构 278
思考题 281
习题 282
阅读材料 285
22 原子核物理与粒子物理简介 291
22.1 原子核的基本性质 291
22.1.1 原子核的组成 291
22.1.2 原子核的大小和密度 292
22.1.3 自旋和磁矩 293
22.1.4 核力 294
22.1.5 原子核的质量与结合能 295
22.2 原子核的放射性衰变 296
22.2.1 放射性 296
22.2.2 放射性衰变定律 298
22.2.3 三种衰变方式 299
22.2.4 放射性的应用 301
22.3 粒子物理简介 303
22.3.1 粒子的基本特征 303
22.3.2 粒子的相互作用及其统一模型 304
22.3.3 粒子的分类 304
22.3.4 夸克模型 306
思考题 308
23 固体物理基础 激光 309
23.1 固体的能带结构 309
23.1.1 晶态固体的基本性质 309
23.1.2 固体的能带 311
23.2 绝缘体 导体 半导体 314
23.2.1 绝缘体 315
23.2.2 导体 315
23.2.3 半导体 316
23.3 pn结 319
23.3.1 pn结 319
23.3.2 结型晶体管 320
23.3.3 场效应晶体管 320
23.4 激光 322
23.4.1 激光的基本原理 322
23.4.2 常见激光器及激光应用 327
思考题 329
习题 330
阅读材料 331
附表 353
参考文献 355