第20章 几何光学 1
20.1 球面折射 1
20.1.1 单球面折射 1
20.1.2 共轴球面系统 4
20.2 透镜 5
20.2.1 薄透镜 5
20.2.2 薄透镜的组合 8
20.2.3 厚透镜 9
20.2.4 柱面透镜 11
20.2.5 透镜的像差 11
20.3 眼睛的光学系统 13
20.3.1 眼睛的光学结构 13
20.3.2 眼睛的调节 14
20.3.3 眼睛的屈光不正及其矫正 14
20.4 常用光学仪器 17
20.4.1 放大镜 17
20.4.2 普通光学显微镜 19
20.4.3 望远镜 20
20.4.4 纤维光束内窥镜 21
思考题 21
习题 22
思考与探索 24
第21章 光的干涉 25
21.1 光的波动学说及光的相干性 25
21.1.1 光的波动学说 25
21.1.2 普通光源发光的微观机制 26
21.1.3 光波的叠加及其相干性 27
21.1.4 相干光的获得 29
21.2 波阵面分割法产生的光的干涉 29
21.2.1 杨氏双缝干涉实验 29
21.2.2 菲涅耳双面镜和双棱镜实验 33
21.2.3 劳埃德镜实验 34
21.2.4 光程 光程差 相位差 35
21.2.5 透镜不产生附加光程差 36
21.3 振幅分割法产生的光的干涉 37
21.3.1 薄膜干涉概述 38
21.3.2 等倾干涉 39
21.3.3 等厚干涉 40
21.3.4 等厚干涉的应用 42
21.4 迈克耳孙干涉仪 46
21.4.1 仪器结构和原理 46
21.4.2 迈克耳孙干涉仪的应用 48
21.5 光波的空间相干性和时间相干性 49
21.5.1 干涉条纹的可见度 49
21.5.2 光波的空间相干性 49
21.5.3 光波的时间相干性 51
思考题 52
习题 53
思考与探索 55
第22章 光的衍射 56
22.1 惠更斯-菲涅耳原理 56
22.1.1 光的衍射现象 56
22.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 57
22.1.3 衍射的分类 58
22.2 单缝衍射 59
22.2.1 衍射装置与衍射图样的特点 59
22.2.2 单缝衍射的明暗条纹位置 59
22.2.3 明条纹的角宽度和线宽度 61
22.2.4 衍射图样的光强分布 64
22.2.5 用积分法计算单缝衍射的光强分布 66
22.3 圆孔衍射 67
22.3.1 衍射装置和衍射图样特点 67
22.3.2 成像仪器的分辨本领 68
22.3.3 用积分法计算圆孔衍射的光强分布 72
22.4 光栅衍射 74
22.4.1 光栅的结构及其衍射图样 74
22.4.2 光栅衍射的光强分布 75
22.4.3 光栅方程 76
22.4.4 暗条纹和次极大的位置 77
22.4.5 主极大的半角宽度 78
22.4.6 缺级现象 78
22.4.7 光栅光谱 80
22.4.8 光栅的角色散和分辨本领 81
22.5 晶体对X射线的衍射 82
22.5.1 X射线的发生装置 82
22.5.2 劳厄实验 83
22.5.3 布拉格公式 83
思考题 85
习题 85
思考与探索 87
第23章 光的偏振 88
23.1 自然光与偏振光 88
23.1.1 横波的偏振性 88
23.1.2 偏振光与自然光 89
23.2 起偏和检偏 马吕斯定律 90
23.2.1 偏振片 90
23.2.2 起偏和检偏 91
23.2.3 马吕斯定律 91
23.3 反射光和折射光的偏振性 93
23.3.1 反射光的偏振性 93
23.3.2 折射光的偏振性 95
23.4 双折射 96
23.4.1 双折射现象 96
23.4.2 双折射晶体 光轴 主截面 97
23.4.3 光在单轴晶体中的传播 98
23.4.4 偏振棱镜 101
23.5 椭圆偏振光和圆偏振光 102
23.5.1 波片——相位推迟片 102
23.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获得 103
23.5.3 圆偏振光和椭圆偏振光的检验 104
23.6 偏振光的干涉 105
23.6.1 偏振光的干涉装置 105
23.6.2 光矢量的分解与合成 106
23.6.3 合振幅与光强 107
23.7 人为双折射和旋光现象 107
23.7.1 光弹效应 108
23.7.2 电光效应 108
23.7.3 旋光现象 109
思考题 112
习题 113
思考与探索 115
第24章 狭义相对论 117
24.1 牛顿力学的相对性原理 117
24.1.1 牛顿的绝对时空观 117
24.1.2 牛顿力学的相对性原理 120
24.1.3 电磁学与牛顿力学的相对性原理 120
24.2 实验基础和基本假设 122
24.2.1 寻找以太的尝试——迈克耳孙-莫雷实验 122
24.2.2 修改麦克斯韦电磁理论的尝试——发射理论 125
24.2.3 狭义相对论的基本假设 126
24.3 洛伦兹变换 128
24.3.1 洛伦兹变换 128
24.3.2 对洛伦兹变换式的讨论 130
24.4 相对论时空观 131
24.4.1 时序的相对性和因果律 131
24.4.2 时间膨胀 135
24.4.3 长度收缩 137
24.4.4 洛伦兹速度变换 138
24.5 相对论动力学 139
24.5.1 质速关系 139
24.5.2 质能关系 143
24.5.3 能量与动量的三角关系 145
24.6 电磁场的相对性 146
24.6.1 相对论动量和能量的变换式 146
24.6.2 相对论力的变换式 148
24.6.3 电磁场的相对论变换式 149
思考题 150
习题 151
思考与探索 153
第25章 初期量子论 154
25.1 黑体辐射与普朗克量子假设 154
25.1.1 热辐射 黑体 154
25.1.2 基尔霍夫热辐射定律 155
25.1.3 黑体的辐射定律 156
25.1.4 普朗克量子假设 158
25.2 光电效应与爱因斯坦光量子论 162
25.2.1 光电效应 162
25.2.2 康普顿效应 165
25.2.3 电子对效应 167
25.3 玻尔的氢原子量子论 169
25.3.1 原子的有核模型 169
25.3.2 氢原子光谱的实验规律 170
25.3.3 玻尔的原子理论 172
25.3.4 玻尔原子理论的应用 172
25.4 弗兰克-赫兹实验 176
25.4.1 实验装置与原理 176
25.4.2 实验结果 176
25.4.3 分析与讨论 177
25.5 对玻尔原子理论的评价 177
思考题 178
习题 179
思考与探索 180
第26章 量子力学基础 181
26.1 德布罗意物质波假设 181
26.1.1 德布罗意物质波假设 181
26.1.2 对玻尔轨道量子化条件的解释 182
26.1.3 德布罗意物质波假设的实验验证 183
26.2 不确定关系 185
26.2.1 坐标和动量 185
26.2.2 能量和时间 187
26.3 波函数 187
26.3.1 波函数的引入 187
26.3.2 波函数的物理意义 189
26.3.3 波函数的标准条件 190
26.4 薛定谔方程 190
26.4.1 薛定谔方程 191
26.4.2 定态及定态薛定谔方程 192
26.4.3 一维无限深方势阱 193
26.4.4 一维谐振子 196
26.4.5 一维势垒 扫描隧道显微镜（STM） 198
26.5 力学量算符 202
26.5.1 算符 203
26.5.2 算符的一般性质 203
26.5.3 量子力学中常用的几类算符 204
26.5.4 本征值方程和力学量的算符表示 206
26.5.5 角动量算符的本征值和本征函数 209
26.6 量子力学的基本原理 212
思考题 214
习题 214
思考与探索 216
第27章 原子 217
27.1 氢原子 217
27.1.1 氢原子的定态薛定谔方程 217
27.1.2 电子概率密度分布 219
27.2 电子自旋 223
27.2.1 简单塞曼效应 223
27.2.2 电子自旋 225
27.2.3 斯特恩-格拉赫实验 226
27.3 碱金属原子 229
27.3.1 碱金属原子的光谱实验规律 229
27.3.2 碱金属原子束缚定态的能级 232
27.3.3 碱金属原子光谱的精细结构 232
27.4 多电子原子的壳层结构 237
27.4.1 独立电子近似 237
27.4.2 原子的壳层结构和电子组态 239
27.4.3 电子壳层分布规则 239
27.5 激光 241
27.5.1 激光器的基本结构 241
27.5.2 受激吸收 自发辐射 受激辐射 242
27.5.3 粒子数布居反转 244
27.5.4 工作物质 244
27.5.5 光学谐振腔 246
思考题 247
习题 247
思考与探索 248
第28章 分子与固体 249
28.1 双原子分子 249
28.1.1 氢分子 249
28.1.2 分子转动能级 251
28.1.3 分子振动能级 252
28.1.4 分子光谱特征 253
28.2 固体的能带 255
28.2.1 固体能带的形成 255
28.2.2 能带中的电子行为 257
28.3 导体 绝缘体 半导体 259
28.3.1 导体 259
28.3.2 绝缘体 260
28.3.3 半导体 260
28.4 pn结 半导体器件 261
28.4.1 杂质半导体 261
28.4.2 pn结 265
28.4.3 半导体器件 268
思考题 269
习题 269
思考与探索 269
第29章 核物理与粒子物理 271
29.1 原子核的组成和一般性质 271
29.1.1 原子核的组成 271
29.1.2 原子核的自旋和磁矩 272
29.1.3 原子核的结合能 273
29.1.4 核力的主要性质 274
29.1.5 核结构模型 275
29.2 核的放射性衰变 275
29.2.1 放射性的基本特征 275
29.2.2 核衰变的类型 276
29.2.3 放射性衰变规律 279
29.3 原子核反应 282
29.3.1 反应能 283
29.3.2 核反应机制 284
29.4 原子核的裂变与聚变 285
29.4.1 原子核的裂变 285
29.4.2 原子核聚变 287
29.5 粒子物理简介 288
29.5.1 粒子的分类 288
29.5.2 粒子的性质 289
29.5.3 粒子间的相互作用 289
29.6 强子结构的夸克模型 290
29.6.1 夸克模型 291
29.6.2 夸克的“色”及色相互作用 292
思考题 294
习题 294
第30章 天体物理与宇宙学 296
30.1 牛顿万有引力理论的新版本——广义相对论基础 296
30.1.1 开普勒的行星运动定律 296
30.1.2 牛顿的万有引力定律 298
30.1.3 水星之谜 299
30.1.4 广义相对论的两条基本原理 299
30.1.5 广义相对论中的空时观 302
30.1.6 广义相对论的实验验证 304
30.2 天体物理简介 307
30.2.1 天体系统的空间层次 308
30.2.2 白矮星 311
30.2.3 中子星 311
30.2.4 脉冲星和超新星 312
30.2.5 黑洞 312
30.3 宇宙学 313
30.3.1 宇宙的膨胀 313
30.3.2 大爆炸宇宙模型 315
30.3.3 宇宙的密度与暗物质 319
30.3.4 “热寂说”的终结 320
思考题 321
第31章 现代科学与高新技术物理基础（3） 322
31.1 全息照相 322
31.1.1 全息照相的基本原理 322
31.1.2 全息照片的拍摄要求和特点 325
31.1.3 全息照相的应用 326
31.2 超导宏观量子效应 326
31.2.1 超导态的重要特征 326
31.2.2 BCS理论 330
31.2.3 超导宏观量子效应 331
31.2.4 高临界温度超导体研究的进展 333
31.3 量子霍尔效应 334
习题参考答案 335