第4篇 波动与光学 3
第十四章 振动 3
14-1 简谐振动的描述 3
一 简谐振动的描述 3
二 同频率的简谐振动的相位差 8
三 简谐振动的速度和加速度 9
14-2 简谐振动的动力学 11
一 简谐振动的微分方程 11
二 简谐振动的动力学特征 12
三 简谐振动的能量 17
14-3 阻尼振动 19
14-4 受迫振动 共振 21
14-5 同方向同频率的简谐振动的合成 23
14-6 同方向不同频率的简谐振动的合成 26
14-7 谐振分析 28
内容提要 30
习题 31
第十五章 机械波 37
15-1 机械波的产生和传播 37
一 机械波产生的条件 37
二 机械波的传播 37
三 波速 横波和纵波 39
四 波阵面和波射线 40
五 波长和频率 40
六 弹性介质 41
15-2 平面简谐波 波动方程 44
一 平面简谐波的波动方程 45
二 波动微分方程 48
三 波动微分方程的推导 49
15-3 波的能量 波的强度 53
一 波的能量 53
二 波动能量的推导 55
三 波的强度 55
四 波的吸收 58
15-4 声波 59
一 声压 60
二 声强 声强级 61
15-5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 63
一 惠更斯原理 63
二 波的衍射 64
三 波的反射和折射 64
15-6 波的叠加原理 波的干涉 67
一 波的叠加 67
二 波的干涉 67
15-7 驻波 70
一 驻波现象 70
二 驻波的产生 71
三 驻波方程 71
四 半波损失 74
五 弦线上的驻波 76
15-8 多普勒效应 79
一 多普勒效应 79
二 冲击波 83
内容提要 84
习题 85
第十六章 电磁振荡和电磁波 93
16-1 电磁振荡 93
16-2 电磁波的基本性质 96
一 电磁辐射 96
二 电磁波的基本性质 96
三 电磁波的能量 98
内容提要 100
习题 100
第十七章 光的干涉 102
17-1 光的相干性 102
一 光源 102
二 光波 102
三 相干光的获取方法 103
17-2 光程 光程差 103
一 光程和光程差 104
二 薄透镜的等光程性 105
三 光的半波损失 106
四 光的干涉 107
17-3 双缝干涉 108
一 杨氏双缝干涉 108
二 双缝干涉条纹的分布特征 110
三 洛埃镜干涉 111
四 菲涅耳干涉 112
17-4 薄膜干涉 113
一 薄膜干涉 114
二 劈尖的等厚干涉 118
三 牛顿环干涉 121
四 迈克耳孙干涉议 123
内容提要 126
习题 127
第十八章 光的衍射 133
18-1 单缝衍射 133
一 惠更斯-菲涅耳原理 133
二 单缝夫琅禾费衍射 134
18-2 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 138
一 圆孔的夫琅禾费衍射 138
二 光学仪器的分辨本领 139
18-3 光栅衍射 141
一 光栅方程 141
二 光栅衍射光强的分布特点 142
三 缺级现象 143
四 光栅光谱 144
18-4 X射线衍射 146
内容提要 148
习题 149
第十九章 光的偏振 153
19-1 自然光和偏振光 153
19-2 起偏和检偏 偏振片 154
一 偏振片的起偏和检偏 154
二 马吕斯定律 155
19-3 反射和折射时光的偏振 157
19-4 光的双折射 158
一 双折射现象 158
二 惠理斯原理对双折射现象的解释 159
内容提要 162
习题 162
第5篇 近代物理 169
第二十章 狭义相对论 169
20-1 经典力学与经典时空观 169
一 伽利略变换与经典时空观 169
二 经典力学的伽利略不变性与伽利略相对性原理 171
20-2 狭义相对论原理 172
一 电磁理论的相对性讨论 172
二 关于“以太”模型 173
三 迈克耳孙-莫雷实验 174
四 光行差实验 175
五 爱因斯坦狭义相对论原理 176
20-3 相对论时空观 178
一 同时性的相对性 178
二 时间延缓效应 180
三 长度收缩效应 182
20-4 洛伦兹变换 183
一 洛伦兹坐标变换与洛伦兹坐标差变换 183
二 洛伦兹变换与相对论时空观 186
三 时空的运动相关性与对应原理 190
四 相对论速度变换与光速不变 191
20-5 光的多普勒效应 193
20-6 相对论动力学基础 194
一 相对论动力学方程、质速关系 195
二 相对论能量 198
三 相对论能量动量关系 199
四 结合能与质量亏损 200
20-7 广义相对论简介 201
一 引力质量与惯性质量 202
二 等效原理 202
三 广义相对性原理 203
四 广义相对论的实验检验 203
内容提要 205
习题 206
第二十一章 电磁辐射的量子理论 211
21-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 211
一 热辐射 211
二 黑体辐射的规律 212
三 经典理论的困难 214
四 普朗克能量子假设 214
21-2 爱因斯坦光子理论 215
一 爱因斯坦光子理论 215
二 光的波粒二象性 216
21-3 电磁辐射与物质相互作用时的量子效应 218
一 光电效应 218
二 康普顿散射 222
三 电子对效应 227
四 光子的吸收 228
21-4 玻尔的氢原子理论 230
一 氢原子光谱的实验规律 230
二 玻尔假设 232
三 玻尔的氢原子理论 233
内容提要 237
习题 238
第二十二章 量子力学基础知识 241
22-1 波粒二象性 241
一 德布罗意假设 241
二 物质波的实验验证 242
三 物质波的统计诠释——概率波 244
22-2 波函数 247
22-3 不确定关系 249
22-4 薛定谔方程 255
22-5 一维无限深势阱中的粒子 256
一 势阱 256
二 一维无限深势阱中运动粒子的波函数 257
三 能量量子化 概率密度函数 258
22-6 势垒 隧道效应 261
一 单壁势垒的情况 261
二 势垒贯穿 隧道效应 263
三 扫描隧道显微镜 263
22-7 谐振子 265
内容提要 266
习题 267
第二十三章 原子中的电子 270
23-1 氢原子 270
一 氢原子的量子力学处理 270
二 电子云与电子的径向密度函数 273
23-2 电子自旋 275
23-3 施特恩-格拉赫实验 277
23-4 原子中电子的排布 278
一 电子的量子态——四个量子数 278
二 原子中电子的排布 279
三 元素周期律的理论说明 282
内容提要 283
习题 283
第二十四章 原子核 285
24-1 原子核的基本性质 285
一 原子核的电荷和质量 285
二 原子核的组成 286
三 原子核的大小 287
四 原子核的自旋和磁矩 287
五 原子核的能量 288
24-2 核力 289
24-3 原子核的结合能 291
24-4 原子核的放射性衰变 293
一 放射性衰变的基本规律 293
二 α衰变 296
三 β衰变 299
四 γ衰变 301
24-5 核反应 302
一 核反应 302
二 反应道和反应截面 303
三 反应能和阈能 304
四 核反应的过程及机制 305
24-6 核裂变 306
一 核裂变 306
二 裂变的液滴模型理论 307
三 裂变能量 308
四 链式反应 308
24-7 核聚变 310
内容提要 312
习题 313
第二十五章 激光 315
25-1 光放大和粒子数反转 315
一 光的自发辐射、受激辐射和受激吸收 315
二 光放大和粒子数反转 317
三 能级的寿命 317
四 抽运过程 319
25-2 激光的产生 320
一 光的增益和损耗 320
二 激光振荡和光学谐振腔 321
三 谐振腔对激光方向、频率和偏振态的选择 322
25-3 激光器 325
一 氦-氖（He-Ne）激光器 325
二 红宝石（Cr3+:Al2O3）激光器 327
三 半导体激光器 328
四 染料（液体）激光器 329
25-4 激光的特点 329
25-5 激光的应用 330
一 激光加工 330
二 激光测量 331
三 激光通讯 332
25-6 光学全息 333
一 光全息的基本思想 333
二 光全息的实现 334
三 光全息的应用 334
习题 336
第二十六章 半导体 338
26-1 固体的能带结构 338
26-2 导体、绝缘体和半导体 340
一 固体中的电子运动 341
二 导体、绝缘体和半导体 341
26-3 本征半导体和杂质半导体 342
26-4 半导体应用简介 344
一 pn节 344
二 半导体传感元件 344
习题 345
习题答案 347