第4篇 电磁学 1
第9章 真空中的静电场 1
9.1 电荷及其相互作用 1
9.1.1 电荷是量子化的 1
9.1.2 电荷守恒定律 2
9.1.3 库仑定律 2
9.1.4 静电力叠加原理 3
9.2 电场与电场强度 4
9.2.1 电场 4
9.2.2 电场强度 5
9.2.3 电场叠加原理 5
9.2.4 电场强度的计算 6
9.3 电场线与电通量 14
9.3.1 电场线 14
9.3.2 电通量 16
9.4 静电场的高斯定理与安培环路定理 18
9.4.1 静电场的高斯定理 18
9.4.2 应用高斯定理求电场强度 20
9.4.3 静电场的安培环路定理 25
9.5 电势与电势差 26
9.5.1 电势能 26
9.5.2 电势 27
9.5.3 电势差 28
9.5.4 电势的计算 28
9.6 电场强度与电势的关系 32
9.6.1 等势面 32
9.6.2 电场强度与电势的微分关系 33
习题 36
第10章 静电场中的导体和电介质 40
10.1 静电场中的导体 40
10.1.1 导体的静电平衡条件 40
10.1.2 导体处于静电平衡时的性质 40
10.1.3 静电屏蔽 43
10.1.4 有导体存在时静电场的电场强度和电势计算 43
10.2 电容与电容器 46
10.2.1 孤立导体的电容 46
10.2.2 电容器及其电容 47
10.2.3 电容器的连接方式 49
10.3 静电场中的电介质 50
10.3.1 电介质对电场的影响 50
10.3.2 电介质的极化 52
10.3.3 充满均匀电介质的电场 53
10.4 有电介质时的高斯定理与安培环路定理 54
10.4.1 有电介质时的高斯定理 54
10.4.2 有电介质时的安培环路定理 56
10.5 电场的能量 56
10.5.1 电容器储存的能量 56
10.5.2 电场的能量 57
习题 58
第11章 稳恒磁场 62
11.1 稳恒电流与稳恒电场 62
11.1.1 电流和电流密度 62
11.1.2 电流的连续性方程 63
11.1.3 稳恒电流和稳恒电场 64
11.1.4 欧姆定律的微分形式 65
11.1.5 电动势 66
11.2 磁场与磁感应强度 67
11.2.1 磁场 67
11.2.2 磁感应强度 67
11.3 毕奥-萨伐尔定律 68
11.3.1 毕奥-萨伐尔定律 68
11.3.2 磁场叠加原理 69
11.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 69
11.3.4 运动电荷的磁场 74
11.4 磁感应线与磁通量 75
11.4.1 磁感应线 75
11.4.2 磁通量 76
11.5 磁场的高斯定理与安培环路定理 77
11.5.1 磁场的高斯定理 77
11.5.2 磁场的安培环路定理 77
11.5.3 应用安培环路定理求磁感应强度 79
11.6 磁场对电流的作用 83
11.6.1 安培定律 83
11.6.2 两平行无限长载流导线间的相互作用力 85
11.6.3 磁场对载流线圈的作用 86
11.6.4 磁场力的功 87
11.7 磁场对运动电荷的作用 89
11.7.1 洛伦兹力 89
11.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 90
11.7.3 霍尔效应 92
11.8 磁场中的磁介质 93
11.8.1 磁介质及其磁化 93
11.8.2 有磁介质时的高斯定理 95
11.8.3 有磁介质时的安培环路定理 95
11.8.4 铁磁质 97
习题 99
第12章 变化的电场和磁场 104
12.1 电磁感应的基本定律 104
12.1.1 法拉第电磁感应定律 104
12.1.2 楞次定律 107
12.2 动生电动势 107
12.2.1 动生电动势的非静电力 107
12.2.2 动生电动势的计算 108
12.3 感生电场假设 110
12.3.1 感生电场的非静电力 110
12.3.2 感生电场的高斯定理和安培环路定理 111
12.3.3 感生电动势的计算 112
12.3.4 涡电流 115
12.3.5 导体在变化磁场里运动时的感应电动势 115
12.4 自感与互感 117
12.4.1 自感 117
12.4.2 互感 119
12.5 磁场的能量 121
12.5.1 自感储存的能量 121
12.5.2 磁场的能量 122
12.6 位移电流假设 123
12.7 麦克斯韦方程组 127
12.7.1 电场的性质 127
12.7.2 磁场的性质 128
12.7.3 麦克斯韦方程组积分形式 129
12.8 电磁波 130
12.8.1 电磁波的产生和传播 130
12.8.2 电磁波的性质 131
12.8.3 电磁波的能量 131
12.8.4 电磁波谱 132
习题 133
第5篇 近代物理学 138
第13章 狭义相对论 138
13.1 经典力学的伽利略变换与时空观 138
13.1.1 经典力学的伽利略变换 138
13.1.2 经典力学的时空观 139
13.1.3 力学相对性原理 140
13.2 狭义相对论的基本原理 141
13.3 洛伦兹变换 142
13.3.1 洛伦兹坐标变换 142
13.3.2 洛伦兹速度变换 144
13.4 狭义相对论的时空观 146
13.4.1 长度缩短 146
13.4.2 时钟延缓 148
13.4.3 同时的相对性 148
13.4.4 同时性与因果律 149
13.5 狭义相对论动力学基础 150
13.5.1 质量和速度的关系 150
13.5.2 动力学基本方程 151
13.5.3 质量和能量的关系 151
13.5.4 能量和动量的关系 153
习题 153
第14章 早期量子论 156
14.1 黑体辐射与普朗克量子假设 156
14.1.1 热辐射及其描述 156
14.1.2 黑体辐射规律 157
14.1.3 普朗克量子假设 158
14.2 光电效应与爱因斯坦光子假设 160
14.2.1 光电效应的实验规律 160
14.2.2 爱因斯坦光子假设 162
14.2.3 光的波粒二象性 164
14.3 康普顿效应 165
14.4 氢原子光谱与玻尔理论 169
14.4.1 氢原子光谱规律 169
14.4.2 原子的核型结构 170
14.4.3 玻尔的氢原子理论 171
14.4.4 玻尔理论的成就与局限性 174
习题 175
第15章 量子力学基础 177
15.1 微观粒子的波粒二象性 177
15.1.1 德布罗意假设 177
15.1.2 德布罗意假设的实验验证 178
15.2 测不准关系 181
15.3 波函数及其统计解释 183
15.3.1 波函数 183
15.3.2 波函数的统计解释 184
15.4 态叠加原理 185
15.5 算符与平均值 187
15.5.1 力学量算符 187
15.5.2 本征值方程 188
15.5.3 平均值 188
15.6 薛定谔方程 189
15.6.1 薜定谔方程 189
15.6.2 定态薛定谔方程 189
15.7 薛定谔方程的应用 190
15.7.1 一维无限深方形势阱 190
15.7.2 隧道效应 193
15.7.3 一维线性简谐振子 195
15.7.4 氢原子 196
15.8 电子的自旋 198
15.8.1 斯特恩-盖拉赫实验 198
15.8.2 电子自旋假设 199
15.8.3 四个量子数 199
15.9 全同性原理 200
15.10 原子的壳层结构与元素周期表 202
15.10.1 泡利不相容原理 202
15.10.2 能量最小原理 203
习题 204
第16章 现代科学与高新技术物理基础专题 207
16.1 原子核物理 207
16.1.1 原子核的基本性质 207
16.1.2 原子核的大小 209
16.1.3 原子核的自旋 209
16.1.4 核力 210
16.1.5 原子核的结合能 210
16.2 原子核的衰变规律 211
16.2.1 放射性元素 211
16.2.2 原子核衰变的规律 212
16.2.3 核衰变的位移定则 214
16.2.4 探测放射性现象的方法 214
16.2.5 放射性同位素的应用 215
16.2.6 获得高能粒子的方法 217
16.3 原子核能的应用 217
16.3.1 裂变反应 217
16.3.2 聚变反应 218
16.4 粒子物理 219
16.4.1 粒子的分类 220
16.4.2 粒子的相互作用 222
16.4.3 粒子的一些特性和规律 223
16.4.4 强子的夸克模型 224
16.5 激光 225
16.5.1 自发辐射和受激辐射 225
16.5.2 激光器 226
16.5.3 激光产生的原理 227
16.5.4 氦氖激光器 230
16.5.5 激光的特性和应用 231
16.6 固体的能带结构 231
16.6.1 电子共有化 232
16.6.2 能带的形成 232
16.6.3 导体、半导体和绝缘体 233
16.6.4 半导体的导电机制 234
16.6.5 半导体的特性及其应用 235
16.7 纳米技术 238
16.7.1 纳米技术的基本概念 238
16.7.2 扫描隧道显微镜与纳米技术 238
16.7.3 纳米态物质的奇异特性及应用 239
16.8 超导电性 241
16.8.1 超导体的发现与发展 241
16.8.2 超导体的基本性质 242
16.8.3 超导电性理论简介 243
16.8.4 超导的应用前景 244
习题 245
附录A 历年诺贝尔物理学奖获得者 247
附录B 常用基本物理常量 256
附录C 本书中常用物理量的符号和单位 257
习题参考答案 259
参考文献 264