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
基础习题 5
20.2 透镜 5
20.2.1 薄透镜 6
20.2.2 薄透镜的组合 8
20.2.3 柱面透镜 9
20.2.4 透镜的像差 10
基础习题 12
20.3 眼睛的光学系统 12
20.3.1 眼睛的光学结构 12
20.3.2 眼睛的调节 13
20.3.3 眼睛的屈光不正及其矫正 14
基础习题 16
20.4 常用光学仪器 16
20.4.1 放大镜 16
20.4.2 普通光学显微镜 17
20.4.3 望远镜 19
20.4.4 纤维光束内窥镜 19
基础习题 20
思考题 21
综合习题 21
思考与探索 22
第21章 光的干涉 23
21.1 光的波动学说及光的相干性 23
21.1.1 光的波动学说 23
21.1.2 普通光源发光的微观机制 24
21.1.3 光波的叠加及其相干性 25
21.1.4 相干光的获得 27
基础习题 27
21.2 波阵面分割法产生的光的干涉 27
21.2.1 杨氏双缝干涉实验 27
21.2.2 菲涅耳双面镜和双棱镜实验 30
21.2.3 劳埃德镜实验 32
21.2.4 光程 光程差和相位差 32
21.2.5 透镜不产生附加光程差 34
基础习题 35
21.3 振幅分割法产生的光的干涉 35
21.3.1 薄膜干涉概述 36
21.3.2 等倾干涉 37
21.3.3 等厚干涉 38
21.3.4 等厚干涉的应用 40
基础习题 44
21.4 迈克耳孙干涉仪 44
21.4.1 仪器结构和原理 44
21.4.2 迈克耳孙干涉仪的应用 46
基础习题 47
21.5 光波的空间相干性和时间相干性 47
21.5.1 干涉条纹的可见度 47
21.5.2 光波的空间相干性 47
21.5.3 光波的时间相干性 49
基础习题 51
思考题 51
综合习题 52
思考与探索 53
第22章 光的衍射 55
22.1 惠更斯－菲涅耳原理 55
22.1.1 光的衍射现象 55
22.1.2 惠更斯－菲涅耳原理 56
22.1.3 衍射的分类 57
基础习题 58
22.2 夫琅禾费单缝衍射 58
22.2.1 衍射装置与衍射图样的特点 58
22.2.2 夫琅禾费单缝衍射的明暗条纹位置 59
22.2.3 夫琅禾费单缝衍射明条纹的角宽度和线宽度 60
22.2.4 夫琅禾费单缝衍射图样的光强分布 63
22.2.5 用积分法计算单缝衍射的光强分布 65
基础习题 66
22.3 夫琅禾费圆孔衍射 66
22.3.1 衍射装置和衍射图样特点 66
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
基础习题 73
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 77
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
基础习题 82
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 劳埃德实验 83
22.5.3 布拉格公式 84
基础习题 85
思考题 85
综合习题 86
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
基础习题 90
23.2 起偏和检偏 马吕斯定律 91
23.2.1 偏振片 91
23.2.2 起偏和检偏 91
23.2.3 马吕斯定律 92
基础习题 93
23.3 反射光和折射光的偏振性 94
23.3.1 反射光的偏振性 94
23.3.2 折射光的偏振性 96
基础习题 97
23.4 双折射 97
23.4.1 双折射现象 97
23.4.2 双折射晶体 光轴 主截面 98
23.4.3 光在单轴晶体中的传播 99
23.4.4 偏振棱镜 102
基础习题 104
23.5 椭圆偏振光和圆偏振光 104
23.5.1 波晶片——相位推迟片 104
23.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获得 105
23.5.3 圆偏振光和椭圆偏振光的检验 106
基础习题 107
23.6 偏振光的干涉 107
23.6.1 偏振光的干涉装置 107
23.6.2 光矢量的分解与合成 108
23.6.3 合振幅与光强 108
基础习题 109
23.7 人为双折射和旋光现象 110
23.7.1 光弹效应 110
23.7.2 电光效应 111
23.7.3 旋光现象 112
基础习题 114
思考题 114
综合习题 115
思考与探索 116
第24章 狭义相对论 118
24.1 牛顿力学的相对性原理 118
24.1.1 牛顿的绝对时空观 118
24.1.2 牛顿力学的相对性原理 121
24.1.3 电磁学与牛顿力学的相对性原理 121
基础习题 123
24.2 实验基础和基本假设 123
24.2.1 寻找以太的尝试——迈克耳孙－莫雷实验 123
24.2.2 修改麦克斯韦电磁理论的尝试——发射理论 127
24.2.3 狭义相对论的基本假设 128
基础习题 129
24.3 洛伦茨变换 129
24.3.1 洛伦茨变换 129
24.3.2 对变换式的讨论 131
基础习题 132
24.4 相对论时空观 132
24.4.1 时序的相对性和因果律 133
24.4.2 时间膨胀 136
24.4.3 长度收缩 138
24.4.4 洛伦茨速度变换 139
基础习题 140
24.5 相对论动力学 141
24.5.1 质速关系 141
24.5.2 质能关系 144
24.5.3 能量与动量的三角关系 146
基础习题 147
24.6 电磁场的相对性 147
24.6.1 相对论动量和能量的变换式 148
24.6.2 相对论力的变换式 149
24.6.3 电磁场的相对论变换式 150
基础习题 151
思考题 151
综合习题 152
思考与探索 153
第25章 初期量子论 154
25.1 能量子概念 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 普朗克能量子假说 158
基础习题 161
25.2 光量子概念 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
基础习题 169
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 173
25.3.5 对应原理 175
基础习题 176
25.4 弗兰克－赫兹实验 176
25.4.1 实验装置与原理 177
25.4.2 实验结果 177
25.4.3 分析与讨论 177
基础习题 178
25.5 对玻尔原子理论的评价 178
思考题 179
综合习题 180
思考与探索 181
第26章 量子力学基础 182
26.1 量子力学的实验基础 182
26.1.1 实物粒子的波粒二象性——德布罗意假设 182
26.1.2 对玻尔量子化条件的解释 183
26.1.3 德布罗意假设的实验验证 184
基础习题 186
26.2 不确定关系 186
26.2.1 坐标和动量 186
26.2.2 能量和时间 188
基础习题 188
26.3 波函数 189
26.3.1 波函数的引入 189
26.3.2 波函数的物理意义 190
26.3.3 波函数的标准条件 191
基础习题 191
26.4 薛定谔方程 191
26.4.1 薛定谔方程 192
26.4.2 定态及定态薛定谔方程 194
26.4.3 一维无限深方势阱 195
26.4.4 一维谐振子 197
26.4.5 一维势垒 扫描隧道显微镜（STM） 200
基础习题 204
26.5 力学量和算符 204
26.5.1 算符 204
26.5.2 算符的一般性质 205
26.5.3 量子力学中常用的几类算符 206
26.5.4 本征值方程和力学量的算符表示 208
26.5.5 角动量算符的本征值和本征函数 210
基础习题 213
26.6 量子力学的基本原理 213
基础习题 215
思考题 215
综合习题 216
思考与探索 217
第27章 原子 218
27.1 氢原子 218
27.1.1 氢原子的定态薛定谔方程 218
27.1.2 电子概率密度 220
基础习题 224
27.2 电子自旋 224
27.2.1 简单塞曼效应 224
27.2.2 电子自旋 226
27.2.3 斯特恩－格拉赫实验 227
基础习题 230
27.3 碱金属原子 230
27.3.1 碱金属原子的光谱实验规律 230
27.3.2 独立电子近似 232
27.3.3 碱金属原子光谱的精细结构 235
基础习题 239
27.4 多电子原子的壳层结构 239
27.4.1 原子的壳层结构和电子组态 240
27.4.2 电子壳层分布规则 240
基础习题 242
27.5 激光 242
27.5.1 激光器的基本结构 242
27.5.2 受激吸收 自发辐射 受激辐射 243
27.5.3 粒子数布居反转 245
27.5.4 工作物质 245
27.5.5 光学谐振腔 247
基础习题 248
思考题 248
综合习题 248
思考与探索 249
第28章 分子与固体 250
28.1 双原子分子 250
28.1.1 氢分子 250
28.1.2 分子转动能级 252
28.1.3 分子振动能级 253
28.1.4 分子光谱特征 254
基础习题 256
28.2 固体的能带 256
28.2.1 固体能带的形成 256
28.2.2 能带中的电子行为 258
基础习题 260
28.3 导体、绝缘体和半导体 261
28.3.1 导体 261
28.3.2 绝缘体 261
28.3.3 半导体 262
基础习题 263
28.4 p-n结 半导体器件 263
28.4.1 杂质半导体 263
28.4.2 p-n结 267
28.4.3 半导体器件 269
基础习题 270
思考题 270
综合习题 271
思考与探索 271
第29章 核物理与粒子物理 272
29.1 原子核的组成和一般性质 272
29.1.1 原子核的组成 272
29.1.2 原子核的自旋和磁矩 273
29.1.3 原子核的结合能 274
29.1.4 核力的主要性质 275
29.1.5 核结构模型 276
基础习题 276
29.2 核的放射性衰变 276
29.2.1 放射性的基本特征 277
29.2.2 核衰变的类型 278
29.2.3 放射性衰变规律 280
基础习题 284
29.3 原子核反应 284
29.3.1 反应能 284
29.3.2 核反应机制 286
基础习题 286
29.4 原子核的裂变与聚变 287
29.4.1 原子核的裂变 287
29.4.2 原子核聚变 289
基础习题 290
29.5 粒子物理简介 290
29.5.1 粒子的分类 290
29.5.2 粒子的性质 291
29.5.3 粒子间的四种相互作用 291
29.6 强子结构和夸克模型 293
29.6.1 夸克模型 293
29.6.2 夸克的“色”（color）及色相互作用 294
第30章 天体物理与宇宙学 297
30.1 牛顿万有引力理论的新版本——广义相对论基础 297
30.1.1 开普勒的行星运动定律 297
30.1.2 牛顿的万有引力定律 299
30.1.3 水星之谜 300
30.1.4 广义相对论的两条基本原理 300
30.1.5 广义相对论中的空时观 303
30.1.6 广义相对论的实验验证 305
30.2 天体物理简介 308
30.2.1 天体系统的空间层次 309
30.2.2 白矮星 311
30.2.3 中子星 312
30.2.4 脉冲星和超新星 313
30.2.5 黑洞 313
30.3 宇宙学 314
30.3.1 宇宙的膨胀 314
30.3.2 大爆炸宇宙模型 316
30.3.3 宇宙的密度与暗物质 320
30.3.4 “热寂说”的终结 321
第31章 现代科学与高新技术物理基础（3） 323
31.1 全息照相 323
31.1.1 全息照相的基本原理 323
31.1.2 全息照片的拍摄要求和特点 326
31.1.3 全息照相的应用 327
31.2 超导宏观量子效应 327
31.2.1 超导态的重要特征 327
31.2.2 BCS理论 331
31.2.3 超导宏观量子效应 332
31.2.4 高临界温度超导体研究的进展 334
31.3 量子霍尔效应 335
习题参考答案 337