第3篇 热学 3
第9章 气体动理论 3
9.1 平衡态温度理想气体状态方程 3
9.1.1 平衡态 温度 3
9.1.2 理想气体状态方程 4
9.2 分子热运动和统计规律 6
9.2.1 分子热运动的图像 6
9.2.2 分子热运动的基本特征 7
9.2.3 分布函数和平均值 7
9.3 气体动理论的压强公式 9
9.3.1 理想气体的微观模型 9
9.3.2 速率分布函数 10
9.3.3 压强公式的简单推导 10
9.3.4 理想气体压强公式的推导 12
9.4 理想气体的温度公式 14
9.4.1 温度的本质和统计意义 14
9.4.2 气体分子的方均根速率 15
9.5 能量均分定理 理想气体的内能 16
9.5.1 分子的自由度 16
9.5.2 能量均分定理 17
9.5.3 理想气体的内能 18
9.6 麦克斯韦速率分布律 18
9.6.1 分子速率的实验测定 19
9.6.2 麦克斯韦速率分布律 20
9.6.3 从速率分布函数f（v）推算分子速率的三个统计值 21
9.7 玻尔兹曼分布律重力场中粒子按高度的分布 22
9.7.1 玻尔兹曼分布律 23
9.7.2 重力场中粒子按高度的分布 24
9.8 分子的平均碰撞次数及平均自由程 25
习题9 27
阅读材料温度与热量 30
第10章 热力学基础 31
10.1 热力学第一定律 31
10.1.1 热力学过程 31
10.1.2 功、热量、内能 32
10.1.3 热力学第一定律 34
10.2 热力学第一定律对于理想气体等值过程的应用 35
10.2.1 等体过程 气体的摩尔定容热容 35
10.2.2 等压过程 气体的摩尔定压热容 37
10.2.3 等温过程 39
10.3 绝热过程 多方过程 40
10.3.1 绝热过程 40
10.3.2 绝热过程方程的推导 41
10.3.3 多方过程 43
10.4 循环过程 卡诺循环 45
10.4.1 循环过程 45
10.4.2 卡诺循环 46
10.5 热力学第二定律 51
10.5.1 热力学第二定律 51
10.5.2 两种表述的等价性 52
10.6 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 53
10.6.1 可逆过程与不可逆过程 53
10.6.2 卡诺定理 54
10.6.3 卡诺定理的证明 55
10.7 熵 56
10.7.1 熵的存在 56
10.7.2 自由膨胀的不可逆性 57
10.7.3 玻尔兹曼关系 59
10.8 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义 61
10.8.1 熵增加原理 61
10.8.2 热力学第二定律的统计意义 62
10.8.3 熵增与能量退化 63
10.8.4 熵增和热寂 63
习题10 64
阅读材料 麦克斯韦妖 67
第4篇 电场和磁场 71
第11章 真空中的静电场 71
11.1 电场 电场强度 71
11.1.1 电荷 71
11.1.2 电荷守恒定律 71
11.1.3 电荷的量子化 72
11.1.4 库仑定律 72
11.1.5 电场强度 73
11.1.6 场强叠加原理 74
11.1.7 电场强度的计算 75
11.1.8 带电体在外电场中所受的作用 80
11.2 电通量 高斯定理 80
11.2.1 电场的图示法 电场线 80
11.2.2 电通量 81
11.2.3 高斯定理 82
11.2.4 高斯定理的应用 84
11.3 电场力的功 电势 86
11.3.1 电场力的功 86
11.3.2 静电场的环流定理 87
11.3.3 电势能 88
11.3.4 电势 电势差 88
11.3.5 电势的计算 89
11.4 电场强度与电势的关系 91
习题11 92
阅读材料 压电体 94
第12章 导体和电介质的静电场 96
12.1 静电场中的导体 96
12.1.1 导体的静电平衡 96
12.1.2 导体壳和静电屏蔽 98
12.1.3 有导体存在的静电场电场强度与电势的计算 99
12.2 静电场中的电介质 101
12.2.1 电介质的极化 101
12.2.2 极化强度和极化电荷 102
12.2.3 电介质的极化规律 103
12.2.4 有电介质时的高斯定理 105
12.3 电容电容器 106
12.3.1 孤立导体的电容 106
12.3.2 电容器及其电容 106
12.3.3 电容器的连接 107
12.3.4 范德格拉夫起电机 108
12.4 电场的能量 110
12.4.1 带电系统的能量 110
12.4.2 电场能量 111
习题12 112
阅读材料 磁单极 114
第13章 恒定电流的磁场 115
13.1 恒定电流 115
13.1.1 电流 电流密度 115
13.1.2 电源的电动势 116
13.2 磁场 磁感应强度 117
13.2.1 基本磁现象 117
13.2.2 磁感应强度 118
13.2.3 磁通量 119
13.2.4 磁场中的高斯定理 120
13.2.5 毕奥-萨伐尔定律 121
13.2.6 毕奥-萨伐尔定律的运用 123
13.3 安培环路定理 126
13.3.1 安培环路定理 127
13.3.2 安培环路定理的应用 128
13.4 磁场对运动电荷的作用 131
13.4.1 洛伦兹力 131
13.4.2 带电粒子在匀强磁场中的运动 132
13.4.3 霍尔效应 134
13.4.4 磁流体发电 136
13.5 磁场对载流导线的作用 137
13.5.1 安培定律 137
13.5.2 无限长两平行载流直导线间的相互作用力 138
13.5.3 磁场对载流线圈的作用 139
13.5.4 磁力的功 141
13.6 磁介质 143
13.6.1 磁介质的分类 143
13.6.2 抗磁质与顺磁质的磁化 144
13.6.3 磁化强度 145
13.6.4 磁介质中的安培环路定理 145
13.6.5 铁磁质 149
习题13 153
阅读材料等离子体及其磁约束 157
第14章 电磁感应 159
14.1 电磁感应定律 159
14.1.1 电磁感应现象 159
14.1.2 楞次定律 160
14.1.3 法拉第电磁感应定律 160
14.2 动生电动势与感生电动势 162
14.2.1 动生电动势 162
14.2.2 动生电动势的计算 163
14.2.3 感生电动势 165
14.2.4 电子感应加速器 167
14.2.5 涡电流 168
14.3 自感应和互感应 169
14.3.1 自感应 169
14.3.2 互感应 170
14.4 磁场能量 172
14.4.1 自感磁能 172
14.4.2 磁场能量 173
14.5 位移电流 电磁场理论 174
14.5.1 位移电流 174
14.5.2 全电流定律 177
14.5.3 麦克斯韦方程组 178
习题14 179
阅读材料 遥感技术 182
第5篇 近代物理 187
第15章 相对论基础 187
15.1 伽利略相对性原理经典力学的时空观 187
15.1.1 伽利略相对性原理 187
15.1.2 经典力学的时空观 188
15.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹坐标变换式 189
15.2.1 狭义相对论基本原理 189
15.2.2 洛伦兹坐标变换式的推导 192
15.3 相对论速度变换公式 194
15.4 狭义相对论时空观 196
15.4.1 “同时”的相对性 197
15.4.2 时间膨胀 198
15.4.3 长度收缩 199
15.4.4 相对性与绝对性 200
15.5 狭义相对论动力学基础 201
15.5.1 相对论力学的基本方程 201
15.5.2 质量和能量的关系 203
15.5.3 动量和能量的关系 204
15.5.4 广义相对论简介 207
习题15 209
阅读材料 宋超新星爆发和光速不变性 211
第16章 量子物理基础 213
16.1 热辐射 普朗克的量子假设 213
16.1.1 热辐射现象 213
16.1.2 基尔霍夫辐射定律 213
16.1.3 黑体辐射实验定律 215
16.1.4 普朗克量子假设 218
16.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 221
16.2.1 光电效应的实验规律 221
16.2.2 光的波动说的缺陷 223
16.2.3 爱因斯坦的光子理论 224
16.2.4 光的波-粒二象性 225
16.2.5 光电效应的应用 225
16.3 康普顿效应 227
16.3.1 康普顿效应 227
16.3.2 光子理论的解释 228
16.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 231
16.4.1 氢原子光谱的规律性 231
16.4.2 玻尔的氢原子理论 232
16.4.3 氢原子轨道半径和能量的计算 233
16.4.4 玻尔理论的缺陷 235
16.5 德布罗意波 波-粒二象性 237
16.5.1 德布罗意波 237
16.5.2 戴维孙-革末实验 238
16.5.3 电子显微镜 240
16.6 不确定度关系 242
16.7 波函数 薛定谔方程 245
16.7.1 波函数及其统计解释 245
16.7.2 薛定谔方程 247
16.8 薛定谔方程在一维问题中的应用 249
16.8.1 一维无限深势阱 249
16.8.2 扫描隧道显微镜 255
16.8.3 谐振子 256
16.9 量子力学中的氢原子问题 257
16.9.1 氢原子的薛定谔方程 257
16.9.2 量子化条件和量子数 258
16.9.3 氢原子中电子的概率分布 259
16.10 电子的自旋原子的电子壳层结构 260
16.10.1 施特恩-格拉赫实验 260
16.10.2 电子的自旋 261
16.10.3 原子的电子壳层结构 261
习题16 263
阅读材料 红外技术 266
习题答案 273