第1章 质点力学 1
1.1 质点的运动 1
1.1.1 位置矢量与位移 2
1.1.2 速度 4
1.1.3 加速度 5
1.1.4 相对运动 8
1.1.5 匀加速运动 10
1.1.6 圆周运动 13
1.2 牛顿运动定律及其应用 17
1.2.1 牛顿运动定律 17
1.2.2 自然界中的力 20
1.2.3 牛顿运动定律的应用 24
1.2.4 非惯性系与惯性力 27
1.3 动量 32
1.3.1 质点的动量定理 32
1.3.2 质点系的动量定理 35
1.3.3 动量守恒定律 37
1.3.4 质心 41
1.4 角动量 45
1.4.1 质点的角动量 45
1.4.2 角动量定理 47
1.4.3 角动量守恒定律 49
1.5 功和能 50
1.5.1 功 50
1.5.2 动能定理 54
1.5.3 保守力和势能 57
1.5.4 机械能守恒 62
本章提要 64
思考题 66
习题 67
第2章 刚体 73
2.1 刚体的定轴转动 73
2.1.1 平动和转动 73
2.1.2 角速度和角加速度 74
2.1.3 定轴转动刚体的转动惯量 78
2.1.4 定轴转动刚体的角动量 82
2.2 刚体定轴转动定律及其应用 83
2.2.1 刚体定轴转动定律 83
2.2.2 刚体定轴转动定律的应用 86
2.3 对定轴转动的角动量守恒 90
2.3.1 角动量定理 90
2.3.2 角动量守恒定律 92
2.3.3 回转仪 94
2.4 刚体定轴转动的功和能 96
2.4.1 力矩的功和功率 96
2.4.2 定轴转动刚体的机械能 97
2.4.3 定轴转动刚体的动能定理 98
本章提要 99
思考题 101
习题 102
第3章 气体动理论 106
3.1 热力学系统、状态、理想气体状态方程 106
3.1.1 热力学系统和状态 106
3.1.2 温度、热力学第零定律 107
3.1.3 理想气体状态方程 109
3.2 理想气体的压强和温度 110
3.2.1 气体分子的无规则热运动及其相互作用 110
3.2.2 理想气体微观模型 111
3.2.3 理想气体压强 112
3.2.4 理想气体温度的微观解释 113
3.3 能均分定理和理想气体内能 114
3.3.1 自由度的概念 114
3.3.2 能均分定理 116
3.3.3 理想气体内能 116
3.4 麦克斯韦速率分布律 118
3.4.1 统计规律性和概率分布 118
3.4.2 麦克斯韦速率分布律 119
3.4.3 麦克斯韦速率分布律的实验验证 122
3.5 玻耳兹曼分布律 122
3.5.1 麦克斯韦速度分布律 122
3.5.2 重力场中粒子按高度的分布 124
3.5.3 麦克斯韦—玻耳兹曼分布律 125
3.6 实际气体的状态方程 126
3.7 气体分子平均自由程 127
本章提要 129
思考题 131
习题 132
第4章 热力学基础 135
4.1 准静态过程、功、热量 135
4.1.1 准静态过程和过程曲线 135
4.1.2 体积功 136
4.1.3 热量 138
4.2 热力学第一定律 139
4.2.1 内能、能量守恒和转换定律 139
4.2.2 热力学第一定律 139
4.3 理想气体的三个等值过程和绝热过程 140
4.3.1 等体过程、摩尔定体热容 140
4.3.2 等压过程、摩尔定压热容 141
4.3.3 等温过程 143
4.3.4 绝热过程 144
4.3.5 几个典型过程的总结及热力学第一定律的应用 146
4.4 循环过程、卡诺循环 148
4.4.1 循环过程及其效率 148
4.4.2 卡诺循环 152
4.4.3 致冷循环 153
4.5 热力学第二定律 154
4.5.1 自然过程的方向性 155
4.5.2 热力学第二定律及其微观意义 156
4.5.3 热力学概率 158
4.5.4 玻耳兹曼熵 160
4.6 熵、熵增加原理 161
4.6.1 可逆过程及卡诺定理 162
4.6.2 克劳修斯熵 164
4.6.3 熵增加原理 167
4.6.4 熵增加原理举例 169
本章提要 170
思考题 172
习题 174
第5章 振动与波动 177
5.1 简谐运动的基本特征及其描述 177
5.1.1 简谐运动 177
5.1.2 简谐运动的描述方法 179
5.1.3 相位差 180
5.1.4 简谐运动的研究 182
5.2 简谐运动的能量 187
5.2.1 简谐运动的能量特征 187
5.2.2 能量平均值 188
5.3 简谐运动的合成 189
5.3.1 同方向简谐运动的合成 189
5.3.2 相互垂直简谐运动的合成 195
5.4 阻尼振动、受迫振动、共振 198
5.4.1 阻尼振动 198
5.4.2 受迫振动 200
5.4.3 共振 201
5.5 波动的基本特征、平面简谐波的波函数 202
5.5.1 波的产生与传播 202
5.5.2 横波与纵波 202
5.5.3 波动的几何描述 203
5.5.4 描述波动的特征量 204
5.5.5 惠更斯原理、波的衍射 206
5.5.6 简谐波 209
5.5.7 平面简谐波的波函数 210
5.5.8 波动方程 216
5.6 波的能量 217
5.6.1 波的能量传播特征 217
5.6.2 波的能流与能流密度 219
5.7 波的叠加 221
5.7.1 波的叠加原理 221
5.7.2 波的干涉 222
5.7.3 驻波 225
5.7.4 半波损失 229
5.7.5 振动的简正模式 230
5.8 多普勒效应 231
本章提要 234
思考题 238
习题 239
第6章 波动光学 243
6.1 光源的发光机制 243
6.1.1 光源的发光机制和相干光 243
6.1.2 光程与光程差 244
6.2 分波阵面干涉 247
6.2.1 杨氏双缝干涉 248
6.2.2 劳埃德镜与半波损失的验证 252
6.3 分振幅干涉 253
6.3.1 等倾干涉 253
6.3.2 等厚干涉 257
6.3.3 牛顿环 260
6.3.4 迈克尔逊干涉仪 263
6.4 光的衍射 265
6.4.1 光的衍射现象 265
6.4.2 惠更斯—费涅耳原理 266
6.4.3 费涅耳衍射、夫琅和费衍射 267
6.5 夫琅和费单缝衍射 267
6.5.1 夫琅和费单缝衍射的实验装置 267
6.5.2 用费涅耳半波带分析夫琅和费单缝衍射图样 268
6.5.3 单缝衍射的条纹分布 270
6.6 夫琅和费圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 273
6.6.1 夫琅和费圆孔衍射 273
6.6.2 光学仪器的分辨本领 274
6.7 光栅衍射 276
6.7.1 光栅 276
6.7.2 光栅衍射条纹特点 276
6.7.3 光栅光谱 279
6.7.4 光栅的分辨本领 282
6.8 晶体对X射线的衍射 284
6.8.1 X射线的衍射实验 284
6.8.2 布喇格公式 284
6.9 光的偏振性 286
6.9.1 自然光、线偏振光、部分偏振光 287
6.9.2 偏振片起偏、马吕斯定律 288
6.9.3 反射和折射起偏、布儒斯特定律 291
6.9.4 双折射起偏 292
6.9.5 偏振棱镜、波片 296
6.10 偏振光的干涉 299
6.10.1 椭圆偏振光、圆偏振光 299
6.10.2 偏振光的干涉 302
本章提要 304
思考题 308
习题 309
物理常数表 313
常用数值表 314
索引 315
习题答案 321
参考文献 329