第4篇 热物理学 237
第11章 热力学定律 237
11.1热力学基本概念和热力学第一定律 237
状态参量热力学第零定律 237
理想气体的状态方程 238
热力学第一定律 240
热力学第一定律对于理想气体的应用举例 242
循环过程及其效率卡诺循环 245
11.2熵热力学第二定律 247
作为态函数的熵熵变计算举例 248
熵增加原理热力学第二定律 251
习题11 254
第12章 相变输运现象 256
12.1相变的基本概念 256
12.2非平衡热力学简介 258
偏离平衡态的过程 258
耗散结构 259
第13章 统计物理概述 262
13.1理想气体的麦克斯韦分布 262
理想气体的压强 262
理想气体平衡态的速度分布和速率分布 264
三种统计速率 266
13.2玻尔兹曼的统计理论 267
麦克斯韦-玻尔兹曼分布 267
玻尔兹曼的统计理论 268
熵的微观本质 273
玻色-爱因斯坦分布 274
费米-狄拉克分布 276
物质的顺磁性 277
爱因斯坦的AB系数和黑体辐射公式 278
全同自由粒子体系的能态密度 279
13.3能均分定理 281
能均分定理和理想气体的定容热容量 281
能均分定理的一般性证明 281
13.4重力场中的理想气体 284
13.5输运过程的微观解释 284
平均自由程和平均碰撞频率 285
粘滞现象的微观解释 287
热传导现象和扩散现象的微观解释 288
习题13 289
第14章 量子统计大意及其应用举例 292
14.1量子统计大意 292
两种量子统计的微观状态数及其最可几分布 292
化学势和热力学势 294
14.2量子统计的几个应用实例 296
量子理想气体的物态方程和简并压 296
简并费米气体和电子气 297
简并玻色气体和光子气体 300
声子气体 301
14.3超流现象 303
玻色系统的超流动性 303
费米系统的超流动性 304
BCS理论 305
第5篇 波动和光学 309
第15章 机械波和电磁波的基本规律 309
15.1波动的基本规律 309
弹性模量 309
波动方程和波函数 310
平面简谐波 311
波函数的表达波矢 313
三维空间中的波动方程和波函数 314
15.2能量及其传播 316
15.3波动的偏振 319
15.4波动几何光学和费马原理 322
波动几何光学 322
费马原理和光在均匀介质中的传播 323
光在非均匀介质中的传播 325
15.5多普勒效应 327
声波的多普勒效应 327
电磁波的多普勒效应 329
冲击波 329
15.6波在不同介质中的传播 330
反射定律和折射定律 330
跃变点的反射和折射 331
15.7惠更斯原理和马吕斯定理 334
基尔霍夫-惠更斯-菲涅耳原理 334
马吕斯定理 335
HFK衍射公式的严格证明 336
衍射的分类 339
15.8波谱 339
习题15 343
第16章 光的衍射和光的相干性 345
16.1光的干涉和衍射 345
相干条件 345
光的干涉 346
多光束干涉 349
单缝衍射 350
光栅衍射 351
迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗干涉仪 353
晶体对X射线的衍射 354
半波带法 355
16.2菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 356
HFK原理在光学信息处理中的常用形式 356
菲涅耳近似 358
夫琅禾费近似 358
一维余弦光栅的夫琅禾费衍射 359
16.3光学信息处理的基本概念和全息术 361
二维傅里叶变换的光学实现 361
光学4f系统和空间滤波 363
16.4全息照相 364
相位元件和振幅元件 364
全息术的基本知识 365
傅里叶变换的全息存储与显示 367
16.5光的相干性 367
圆孔的夫琅禾费衍射艾里斑和瑞利判据 368
时间相干性和空间相干性 369
光场的相干性的经典理论 374
习题16 376
第17章 经典概念下的光与物质相互作用 378
17.1光的反射折射与偏振态 378
17.2光在各向异性介质中的传播 383
各向异性电介质中电磁场的行为 383
晶体光学的基本理论 386
单轴晶体及其双折射现象 387
17.3电磁波在导体表面的反射和透射 389
电磁波在导体中的传播趋肤效应 389
电磁波在导体表面的反射 392
17.4光的吸收色散散射 393
光的吸收和色散的基本规律 393
吸收和色散与光和物质的相互作用 394
光的散射 396
非线性光学简介 398
习题17 399
第18章 光与物质的相互作用和早期量子概念 400
18.1黑体辐射 400
18.2光电效应 405
18.3氢原子的玻尔模型 407
玻尔模型 407
量子化通则 408
椭圆轨道的氢原子模型 409
角动量的空间取向量子化 411
量子数与测量值及原子磁矩 412
玻尔理论的困难德布罗意波 414
习题18 416
第6篇 量子力学 419
第19章 微观粒子的运动方程和状态描述 419
19.1量子力学的基本方程和态函数 419
态函数和薛定谔方程 419
自由粒子 423
一维势阶散射 425
19.2一维定态的束缚体系 429
一维无限深势阱 429
一维线性谐振子 431
19.3宇称 436
宇称的概念 436
无限深势阱的宇称问题 437
一维有限深势阱 438
19.4几种δ势体系 439
一维δ势垒的散射 440
δ势阱中的束缚态 442
中心有δ势垒的无限深方势阱 443
19.5 Kronig-Penney模型 444
准自由电子近似模型 444
紧束缚近似模型 449
周期性δ势垒的Kronig-Penney模型 450
19.6绝缘体、导体、半导体能带中电子的运动 452
绝缘体、导体、半导体 452
能带中电子的运动 453
习题19 459
第20章 算符表象对称性 462
20.1厄米算符和物理量的对应 462
厄米算符及其与物理量的对应 462
期望值和不确定度的定义 465
期望值和不确定度的测量意义 466
20.2厄米算符的性质 468
厄米算符的期望值为实数 468
厄米算符的本征值为实数 468
厄米算符本征函数的正交性 469
本征函数集的完全性 470
关于量子力学中的测量 471
20.3表象 472
坐标表象和能量表象 472
坐标表象和动量表象 474
坐标表象和动量表象之间的关系 477
表象变换 478
20.4狄拉克符号 482
20.5算符的对易关系及其物理意义 484
算符对易式及其基本性质 484
坐标和动量的基本对易关系式 486
对易关系式的物理意义 487
海森伯不等式的精确表达式 492
从笛卡儿表象到球坐标表象和轨道角动量算符 494
泡利矩阵 496
20.6守恒量和对称性 497
守恒量 497
对称性和守恒量 499
20.7体系力学量的完全组和简并问题 501
20.8密度算符 502
纯态的密度算符表示 503
混合态的密度算符表示 505
约化密度算符 509
20.9态矢量和矩阵的直积运算 512
20.10全同粒子的特性 518
全同性原理 518
态函数的对称化和泡利不相容原理 519
20.11一维双电子的线性谐振子 527
一维双电子的线性谐振子的本征值问题及其对称化态 527
一维双电子的线性谐振子的准极坐标解法 528
二体问题的交换对称性和宇称 533
习题20 535
第21章 原子的状态和跃迁 541
21.1氢原子的能级和跃迁 541
氢原子的量子数和简并 541
电子的自旋角动量和角动量相加 542
考虑电子自旋的氢原子能级图和跃迁选择定则 544
考虑自旋情况的简单赛曼效应 545
21.2原子的电子组态和元素周期表 546
原子能级的表达符号 546
多电子原子组态 547
原子的壳层结构和元素周期表 548
21.3激光原理简介 550
产生激光的基本条件 551
光学谐振腔和纵模 552
激光的谱线宽度 552
纵模数和选模 554
习题21 555
第22章 基本粒子和相互作用 556
22.1原子核物理简介 556
22.2基本粒子和相互作用 558
22.3对称性和守恒定律 559
22.4强子结构和夸克模型 561
22.5规范场理论和大统一理论 563
习题22 564