第三篇 热学 2
14 气体动理论 2
14.1 热学的基本概念 2
14.1.1 系统与外界 2
14.1.2 平衡态 2
14.1.3 状态参量 3
14.1.4 状态方程 4
14.1.5 热力学第零定律 6
14.2 气体动理论的基本观点 7
14.2.1 分子运动的基本概念 7
14.2.2 统计观点简介 8
14.3 理想气体的压强 9
14.3.1 理想气体微观模型 10
14.3.2 分子集体行为的统计假设 10
14.3.3 理想气体的压强公式 11
14.4 理想气体的温度 14
14.4.1 温度的统计解释 14
14.4.2 方均根速率 15
14.5 能量均分定理 理想气体的内能 16
14.5.1 自由度 16
14.5.2 能量均分定理 17
14.5.3 理想气体的内能 19
14.6 麦克斯韦速率分布律 19
14.6.1 麦克斯韦速率分布函数 19
14.6.2 三种统计速率 21
14.6.3 气体速率分布的实验验证 24
14.7 玻耳兹曼分布律简介 25
14.7.1 玻耳兹曼分布律 25
14.7.2 重力场中微粒按高度的分布 26
14.8 气体分子的平均自由程和平均碰撞频率 27
14.8.1 平均碰撞频率 28
14.8.2 气体分子的平均自由程 29
思考题 30
习题 31
15 热力学基础 34
15.1 准静态过程 功 热和内能 34
15.1.1 准静态过程 34
15.1.2 功 35
15.1.3 热量 36
15.1.4 内能 37
15.2 热力学第一定律 38
15.2.1 热力学第一定律 38
15.2.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 39
15.2.3 理想气体的摩尔热容 40
15.3 绝热过程 多方过程 42
15.3.1 绝热过程方程 42
15.3.2 准静态绝热过程曲线 42
15.3.3 多方过程 45
15.4 循环过程 卡诺循环 46
15.4.1 循环过程 46
15.4.2 卡诺循环 47
15.5 热力学第二定律 50
15.5.1 可逆过程与不可逆过程 50
15.5.2 热力学第二定律的表述 51
15.5.3 热力学第二定律的实质 52
15.5.4 热力学第二定律的微观意义 52
15.6 卡诺定理 克劳修斯不等式 熵 53
15.6.1 卡诺定理 53
15.6.2 克劳修斯不等式 54
15.6.3 熵 54
15.6.4 热力学第二定律的数学表达式 55
15.6.5 熵增加原理 56
15.7 热力学第二定律的统计意义 玻耳兹曼熵 58
15.7.1 热力学概率 58
15.7.2 热力学第二定律的统计意义 60
15.7.3 玻耳兹曼熵 61
思考题 61
习题 62
阅读材料 66
第四篇 机械振动和机械波 74
16 机械振动 74
16.1 简谐振动 74
16.1.1 简谐振动的特征及其表达式 74
16.1.2 描述简谐振动的特征量 76
16.1.3 简谐振动的旋转矢量法 79
16.1.4 几种常见的简谐振动 82
16.1.5 简谐振动的能量 85
16.2 阻尼振动 受迫振动 共振 86
16.2.1 阻尼振动 86
16.2.2 受迫振动 共振 88
16.3 非线性振动简介 90
16.4 简谐振动的合成 91
16.4.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 91
16.4.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成 94
16.4.3 相互垂直的简谐振动的合成 95
16.5 振动的分解 97
思考题 98
习题 99
17 机械波 104
17.1 机械波的产生和传播 104
17.1.1 机械波的产生 104
17.1.2 描述波动的物理量 105
17.2 平面简谐波波动方程 109
17.2.1 平面简谐波的波动方程 109
17.2.2 平面波的波动微分方程 111
17.3 波的能量 113
17.3.1 波的能量和能量密度 113
17.3.2 波的能流和能流密度 115
17.3.3 波的吸收 117
17.4 波的衍射 干涉 117
17.4.1 惠更斯原理 波的衍射 117
17.4.2 波的叠加原理 波的干涉 118
17.5 驻波 120
17.5.1 驻波的形成 120
17.5.2 驻波方程 122
17.5.3 半波损失 124
17.5.4 弦线振动的简正模式 124
17.6 多普勒效应 125
17.7 非线性波简介 127
思考题 127
习题 128
第五篇 光学 136
18 光的干涉 136
18.1 光波的基本概念 光波的叠加 136
18.1.1 光波 136
18.1.2 相干光 137
18.1.3 光波的叠加与分析 139
18.1.4 光程 142
18.2 分波阵面干涉 144
18.2.1 杨氏双缝干涉 144
18.2.2 其他分波阵面干涉 148
18.3 分振幅干涉 150
18.3.1 平行平面薄膜干涉 151
18.3.2 等厚干涉 157
18.4 迈克尔逊干涉仪 164
18.4.1 迈克尔逊干涉仪结构 164
18.4.2 迈克尔逊干涉仪的干涉现象 165
18.5 多光束干涉 167
思考题 169
习题 170
阅读材料 174
19 光的衍射 178
19.1 光的衍射现象和惠更斯-菲涅尔原理 178
19.1.1 光的衍射现象 178
19.1.2 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 179
19.1.3 惠更斯-菲涅尔原理 179
19.2 单缝夫琅禾费衍射 180
19.2.1 菲涅尔半波带法 181
19.2.2 单缝夫琅禾费衍射图样 183
19.3 光栅衍射 188
19.3.1 光栅 188
19.3.2 光栅衍射的强度分布 189
19.3.3 光栅衍射的条纹分布 191
19.3.4 光栅光谱 194
19.4 光学仪器的分辨本领 195
19.4.1 圆孔夫琅禾费衍射 195
19.4.2 光学仪器的分辨本领 196
19.5 X射线的衍射 198
思考题 200
习题 201
阅读材料 203
20 光的偏振 205
20.1 自然光和偏振光 205
20.2 起偏和检偏 马吕斯定律 207
20.2.1 起偏和检偏 207
20.2.2 马吕斯定律 208
20.3 反射光与折射光的偏振性质 210
20.4 光的双折射 212
20.4.1 双折射与偏振光 212
20.4.2 双折射现象的解释 216
20.5 偏振光的干涉及其应用 219
20.5.1 波片 219
20.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光 220
20.5.3 偏振光的干涉及其应用 222
20.5.4 人为双折射现象 223
20.6 旋光现象 225
思考题 226
习题 226
阅读材料 228
第六篇 量子力学 240
21 量子力学基础 240
21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 240
21.1.1 热辐射 240
21.1.2 黑体辐射定律 241
21.1.3 普朗克能量子假设 242
21.2 光的量子性 244
21.2.1 光电效应 244
21.2.2 爱因斯坦光子假设 246
21.2.3 康普顿效应 248
21.3 氢原子光谱的实验规律 玻尔理论 251
21.3.1 氢原子光谱的实验规律 251
21.3.2 玻尔的氢原子理论 252
21.4 德布罗意假设 电子衍射实验 256
21.4.1 德布罗意物质波假设 256
21.4.2 电子衍射实验 257
21.5 测不准关系 258
21.6 波函数 薛定谔方程 261
21.6.1 波函数 261
21.6.2 薛定谔方程 262
21.6.3 定态薛定谔方程 264
21.7 一维势阱 势垒 隧道效应 265
21.7.1 一维势阱 265
21.7.2 一维势垒 隧道效应 269
21.8 氢原子 271
21.9 斯特恩-盖拉赫实验 电子自旋 274
21.9.1 电子的轨道磁矩 274
21.9.2 斯特恩-盖拉赫实验 275
21.9.3 电子的自旋 276
21.10 原子的壳层结构 276
思考题 279
习题 280
阅读材料 283
22 原子核物理与粒子物理简介 289
22.1 原子核的基本性质 289
22.1.1 原子核的组成 289
22.1.2 原子核的大小和密度 290
22.1.3 自旋和磁矩 291
22.1.4 核力 292
22.1.5 原子核的质量与结合能 293
22.2 原子核的放射性衰变 294
22.2.1 放射性 294
22.2.2 放射性衰变定律 296
22.2.3 三种衰变方式 297
22.2.4 放射性的应用 299
22.3 粒子物理简介 301
22.3.1 粒子的基本特征 301
22.3.2 粒子的相互作用及其统一模型 302
22.3.3 粒子的分类 302
22.3.4 夸克模型 304
思考题 306
23 固体物理基础激光 307
23.1 固体的能带结构 307
23.1.1 晶态固体的基本性质 307
23.1.2 固体的能带 309
23.2 绝缘体 导体 半导体 312
23.2.1 绝缘体 313
23.2.2 导体 313
23.2.3 半导体 314
23.3 pn结 317
23.3.1 pn结概述 317
23.3.2 结型晶体管 318
23.3.3 场效应晶体管 319
23.4 激光 319
23.4.1 激光的基本原理 320
23.4.2 常见激光器及激光应用 324
思考题 327
习题 327
阅读材料 329
附表 351
参考文献 353