第10章 静电场 1
10.1 电荷 库仑定律 2
10.1.1 电荷 2
10.1.2 库仑定律 3
10.1.3 电场力叠加原理 4
10.2 电场 电场强度 5
10.2.1 电场 5
10.2.2 电场强度 5
10.2.3 点电荷电场强度 6
10.2.4 电场强度叠加原理 7
10.3 电场强度通量 高斯定理 12
10.3.1 电场线 12
10.3.2 电场强度通量 14
10.3.3 高斯定理 15
10.3.4 高斯定理应用举例 17
10.4 静电场的环路定理 电势 21
10.4.1 静电场力所做的功 21
10.4.2 静电场的环路定理 22
10.4.3 电势能 23
10.4.4 电势 23
10.5 电场强度与电势梯度 29
10.5.1 等势面 29
10.5.2 电场强度与电势梯度 31
10.6 静电场中的电偶极子 32
10.7 静电场中的导体 33
10.7.1 导体的静电平衡 33
10.7.2 静电平衡时导体上电荷的分布 34
10.7.3 导体表面的电场 35
10.7.4 静电屏蔽 37
10.8 电容 电容器 40
10.8.1 孤立导体的电容 40
10.8.2 电容器 40
10.8.3 电容器的并联和串联 43
10.9 静电场中的电介质 45
10.9.1 电介质对电容和电场的影响 45
10.9.2 电介质的电结构 46
10.9.3 电介质的极化 47
10.9.4 电极化强度矢量 48
10.10 有电介质时的高斯定理 50
10.11 静电场的能量 能量密度 54
本章提要 56
习题 58
第11章 恒定磁场 63
11.1 电流 64
11.1.1 电流和电流密度 64
11.1.2 欧姆定律的微分形式 66
11.2 电源 电动势 67
11.2.1 电源 67
11.2.2 电动势 67
11.3 磁场 磁感应强度 68
11.3.1 基本磁现象 68
11.3.2 磁场 磁感应强度 69
11.4 毕奥-萨伐尔定律 71
11.4.1 毕奥-萨伐尔定律 71
11.4.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例 72
11.5 运动电荷的磁场 77
11.6 磁场的高斯定理 78
11.6.1 磁感应线 78
11.6.2 磁通量 79
11.6.3 磁场的高斯定理 80
11.7 安培环路定理 81
11.7.1 安培环路定理 81
11.7.2 安培环路定理的应用举例 83
11.8 带电粒子在电场和磁场中的运动 85
11.8.1 运动电荷在磁场中所受的力 85
11.8.2 带电粒子在均匀磁场中运动分析及应用举例 86
11.8.3 运动电荷在电场和磁场中所受的力 88
11.8.4 带电粒子在电场和磁场中运动举例 88
11.9 磁场对载流导线的作用 91
11.9.1 安培定律 91
11.9.2 两根无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 93
11.9.3 均匀磁场对矩形载流线圈的作用 94
11.10 磁介质 96
11.10.1 磁介质及其磁化 96
11.10.2 磁介质的磁化机理 97
11.10.3 磁化强度 98
11.10.4 磁介质中的高斯定理和安培环路定理 100
11.10.5 铁磁质 102
本章提要 105
习题 106
第12章 电磁感应和电磁场 111
12.1 电磁感应定律 112
12.1.1 电磁感应现象 112
12.1.2 楞次定律 113
12.1.3 法拉第电磁感应定律 113
12.2 动生电动势 感生电动势 115
12.2.1 动生电动势 115
12.2.2 感生电动势 120
12.3 自感 互感 124
12.3.1 自感 124
12.3.2 互感 126
12.4 磁场能量 128
12.5 电磁场基本理论 130
12.5.1 位移电流 130
12.5.2 全电流安培环路定理 132
12.5.3 麦克斯韦电磁理论 133
12.6 电磁波 135
12.6.1 电磁振荡 135
12.6.2 电磁波的产生和传播 138
12.6.3 电磁波谱 142
本章提要 143
习题 144
第13章 波动光学 149
13.1 光的干涉现象 150
13.1.1 杨氏双缝干涉实验 151
13.1.2 光程 154
13.1.3 分波阵面的双光束干涉 156
13.2 薄膜干涉 158
13.2.1 薄膜干涉 158
13.2.2 等倾干涉条纹 160
13.3 劈尖干涉 牛顿环 162
13.3.1 劈尖干涉 162
13.3.2 牛顿环 166
13.4 迈克耳孙干涉仪 168
13.5 光的衍射 169
13.5.1 光的衍射分类 170
13.5.2 衍射的基本理论 170
13.6 单缝的夫琅禾费衍射 171
13.7 圆孔衍射与光学仪器分辨本领 174
13.7.1 圆孔衍射与艾里斑 174
13.7.2 光学系统的分辨本领 175
13.8 衍射光栅 177
13.8.1 光栅的结构与光强 177
13.8.2 衍射光谱 180
13.9 X射线的衍射 182
13.10 光的偏振 184
13.10.1 自然光 偏振光 184
13.10.2 偏振片 马吕斯定律 184
13.11 反射光与折射光的偏振 187
13.12 双折射现象 189
13.12.1 寻常光和非常光 189
13.12.2 尼科耳棱镜 190
13.12.3 人为双折射 190
13.13 旋光现象 191
习题 193
第14章 光的吸收、色散和散射 197
14.1 光的吸收 198
14.1.1 一般吸收和选择吸收 198
14.1.2 光的吸收定律 199
14.1.3 吸收光谱 199
14.2 光的色散 200
14.3 光的散射 202
思考题 203
习题 203
第15章 光生物物理学基础 205
15.1 光生物物理学的研究内容 206
15.1.1 什么是光生物物理学 206
15.1.2 光生物学的范围和内容 206
15.1.3 光生物物理学过程的特征 207
15.2 激发与激发态 207
15.2.1 激发态及各种弛豫过程 207
15.2.2 单线态与三重态 209
15.3 荧光 210
15.3.1 荧光的特征 210
15.3.2 荧光团与探针 212
15.3.3 荧光的各种参量 212
15.3.4 影响荧光的因素 213
15.3.5 荧光检测技术 214
15.4 非辐射共振能量转移 214
15.4.1 能量转化与能量转移 214
15.4.2 非辐射共振能量转移 214
15.5 紫外线对生物大分子的作用 215
15.5.1 蛋白质与核酸的激发态 215
15.5.2 紫外线对蛋白质与核酸的光化学作用 217
15.6 光动力作用 217
15.6.1 光敏化作用 217
15.6.2 光动力作用 218
15.6.3 光敏化自动氧化作用 218
15.7 光合作用 219
15.7.1 叶绿素-蛋白复合物 219
15.7.2 光合作用中的能量传递 220
15.8 生物发光与化学发光 221
15.8.1 生物发光 221
15.8.2 生物光子发光的机理 223
15.8.3 超微弱暗化学发光 223
思考题 224
第16章 相对论 225
16.1 狭义相对论 226
16.1.1 经典力学的时空观 226
16.1.2 伽利略变换 227
16.1.3 狭义相对论的基本原理 229
16.1.4 狭义相对论的时空观 233
16.1.5 洛伦兹速度变换 237
16.1.6 相对论的质量、能量和动量 239
16.2 广义相对论 244
16.2.1 广义相对论基本原理 244
16.2.2 弯曲的时空 247
16.2.3 广义相对论的实验验证 250
16.2.4 黑洞 252
本章提要 256
习题 257
第17章 量子物理基础 259
17.1 黑体辐射 普朗克量子假设 260
17.1.1 黑体 黑体辐射 260
17.1.2 斯特藩-玻耳兹曼定律 维恩位移定律 261
17.1.3 黑体辐射的瑞利-金斯公式 经典物理的困难 262
17.1.4 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 263
17.2 光电效应 光的波粒二象性 263
17.2.1 光电效应实验的规律 263
17.2.2 光子 爱因斯坦方程 264
17.2.3 光电效应在近代技术中的应用 264
17.2.4 光的波粒二象性 265
17.3 康普顿效应 266
17.3.1 康普顿效应的实验规律 266
17.3.2 康普顿效应的解释 266
17.4 玻尔的氢原子理论 268
17.4.1 氢原子光谱的规律性 268
17.4.2 卢瑟福的原子有核模型 269
17.4.3 玻尔的氢原子理论 270
17.4.4 玻尔氢原子理论的困难和意义 272
17.5 德布罗意波 实物粒子的二象性 272
17.5.1 德布罗意假设 272
17.5.2 德布罗意波的实验证明 273
17.5.3 德布罗意波的统计解释 274
17.6 量子力学简介 274
17.6.1 不确定关系 274
17.6.2 波函数 概率密度 276
17.6.3 薛定谔方程 277
17.6.4 一维势阱问题 278
17.6.5 一维方势垒 隧道效应 280
17.6.6 氢原子问题 282
本章提要 285
习题 286
第18章 现代物理技术 289
18.1 激光原理及激光技术的应用 290
18.1.1 激光器原理 290
18.1.2 激光器的种类 291
18.1.3 激光的应用 291
18.2 光纤技术 293
18.2.1 光纤的结构与分类 293
18.2.2 光纤通信技术和发展 294
18.3 液晶技术 297
18.3.1 液晶的结构与分类 297
18.3.2 液晶的物理性质 298
18.4 纳米技术 299
18.4.1 纳米材料的性能特点 300
18.4.2 纳米材料的应用 300
18.5 等离子体技术 301
18.5.1 等离子体 301
18.5.2 等离子体的主要应用 301
18.6 新材料技术 302
18.6.1 新材料技术 302
18.6.2 新材料的发展前景 304
18.7 新能源技术 307
18.7.1 各种形式的能源 新能源的定义与分类 307
18.7.2 常见的新能源形式 308
18.7.3 新能源的发展现状和趋势 310
18.8 3D打印技术 310
18.8.1 3D打印技术简介 310
18.8.2 3D打印技术原理 311
18.8.3 3D打印技术研究及发展的意义 312
18.8.4 3D打印技术国内外发展程度 313
常用物理常量表 315
习题参考答案 317