第三篇 电磁学 3
8 静电场 3
8.1 电相互作用 3
8.1.1 电荷的量子化 电荷守恒定律 3
8.1.2 库仑定律 静电力的叠加原理 4
8.1.3 电场和电场强度 7
8.1.4 点电荷的电场及其叠加 9
8.2 静电场的高斯定理 16
8.2.1 电场线和电通量 16
8.2.2 高斯定理 18
8.2.3 利用高斯定理求场强 21
8.3 静电场的环路定理和电势 24
8.3.1 静电场力的功 24
8.3.2 电势 26
8.4 电场强度与电势梯度 34
8.4.1 等势面 34
8.4.2 电场强度与电势梯度的关系 35
8.5 带电粒子在电场中的受力及其运动 39
8.5.1 单个带电粒子在匀强电场中的受力及其运动 39
8.5.2 电偶极子在电场中的受力及其取向 42
思考题 43
习题 44
阅读材料 静电场力的应用 48
9 静电场中的导体和电介质 50
9.1 静电场中的导体 50
9.1.1 导体达到静电平衡的条件和性质 50
9.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 51
9.1.3 有导体存在时静电场的分析和计算 53
9.1.4 静电屏蔽 55
9.2 电容和电容器 57
9.2.1 孤立导体的电容 57
9.2.2 电容器 58
9.2.3 电容器的串联和并联 61
9.3 静电场中的电介质 63
9.3.1 电介质及其极化 63
9.3.2 电极化强度及其与极化电荷的关系 66
9.3.3 电位移 有电介质时的高斯定理 68
9.4 静电场的能量 74
9.4.1 电容器的电能 74
9.4.2 静电场的能量 75
思考题 78
习题 79
阅读材料 压电效应及其应用 83
驻极体 84
电容式传感器 84
10 稳恒电流的磁场 87
10.1 电流 电源电动势 87
10.1.1 电流与电流密度 87
10.1.2 电流连续性方程 90
10.1.3 电源 电动势 91
10.2 电流的磁场 93
10.2.1 基本磁现象 93
10.2.2 磁起源于电流 94
10.2.3 磁场 磁感应强度 96
10.2.4 毕奥-萨伐尔定律 98
10.2.5 毕奥-萨伐尔定律的应用 100
10.2.6 运动电荷的磁场 104
10.3 磁场的高斯定理 105
10.3.1 磁感应线 105
10.3.2 磁通量 磁场的高斯定理 106
10.4 安培环路定理 107
10.4.1 安培环路定理 107
10.4.2 安培环路定理的应用 109
10.5 磁场对运动电荷的作用 113
10.5.1 洛仑兹力 113
10.5.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 114
10.5.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动 115
10.5.4 带电粒子在电场和磁场中的运动 116
10.5.5 电力和磁力在科学技术中的应用举例 117
10.6 磁场对电流的作用 120
10.6.1 安培定律 121
10.6.2 磁场对载流线圈作用的磁力矩 124
10.7 磁力的功 126
10.7.1 载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 127
10.7.2 载流线圈在磁场内转动时磁力所做的功 127
思考题 129
习题 130
11 磁场中的磁介质 134
11.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量 134
11.1.1 磁介质的磁化 134
11.1.2 磁化强度和磁化电流 137
11.2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 139
11.2.1 有磁介质时的高斯定理 139
11.2.2 有磁介质时的环路定理 磁场强度 139
11.3 铁磁质 142
11.3.1 铁磁质的磁化规律 142
11.3.2 铁磁质的磁化机理 144
11.3.3 铁磁质的分类和应用 144
思考题 145
习题 146
12 电磁感应 电磁场 147
12.1 法拉第电磁感应定律 147
12.1.1 电磁感应现象 147
12.1.2 楞次定律 148
12.1.3 法拉第电磁感应定律 148
12.2 动生电动势和感生电动势 152
12.2.1 动生电动势 153
12.2.2 感生电场与感生电动势 156
12.2.3 电子感应加速器 162
12.2.4 涡电流 163
12.3 自感和互感 165
12.3.1 自感系数和自感电动势 165
12.3.2 自感电路中电流的增长和衰减 168
12.3.3 互感系数和互感电动势 170
12.4 磁场的能量 174
12.4.1 自感储能 174
12.4.2 磁场的能量 175
12.5 电磁场的理论基础 176
12.5.1 位移电流和全电流定律 177
12.5.2 麦克斯韦电磁场方程的积分形式 182
12.6 电磁波 183
12.6.1 电磁振荡 183
12.6.2 电磁波的产生与传播 185
12.6.3 电磁波的特性 187
12.6.4 电磁波的能量 188
12.6.5 电磁波谱 189
思考题 191
习题 192
阅读材料 磁记录 196
等离子体 197
第四篇 波动光学 203
13 光的干涉 203
13.1 光的相干性 203
13.2 双缝干涉 204
13.2.1 杨氏双缝干涉 204
13.2.2 菲涅耳双镜和洛埃镜 207
13.2.3 光源对干涉条纹的影响 209
13.3 光程 211
13.3.1 光程 211
13.3.2 透镜的等光程性 212
13.4 薄膜干涉 214
13.4.1 等厚干涉 214
13.4.2 等倾干涉 221
13.5 迈克耳孙干涉仪 224
思考题 225
习题 227
14 光的衍射 229
14.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 229
14.1.1 光的衍射现象 229
14.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 230
14.2 单缝的夫琅禾费衍射 230
14.3 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 234
14.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射 234
14.3.2 光学仪器的分辨本领 235
14.4 光栅衍射 237
14.4.1 光栅衍射 238
14.4.2 光栅光谱 242
14.5 X射线衍射 244
思考题 246
习题 247
15 光的偏振 249
15.1 自然光 偏振光 249
15.1.1 自然光 249
15.1.2 偏振光 250
15.2 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 251
15.2.1 起偏和检偏 251
15.2.2 马吕斯定律 252
15.3 反射和折射时光的偏振 253
15.4 光的双折射 255
15.4.1 光的双折射现象 255
15.4.2 惠更斯原理对双折射现象的解释 257
15.4.3 偏振棱镜 260
15.5 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 261
15.5.1 椭圆偏振光和圆偏振光 261
15.5.2 波片 262
15.5.3 偏振光的检验 263
15.6 偏振光的干涉 264
15.7 人为双折射现象 266
15.7.1 光弹性效应 267
15.7.2 电光效应 267
15.8 旋光现象 268
思考题 269
习题 270
阅读材料 光纤通信 272
液晶 274
第五篇 近代物理 279
16 狭义相对论 279
16.1 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理 279
16.1.1 伽利略变换和力学的相对性原理 279
16.1.2 爱因斯坦的基本假设 280
16.2 狭义相对论的时空观 282
16.2.1 同时的相对性 282
16.2.2 时间延长 283
16.2.3 长度收缩 284
16.3 洛仑兹变换 288
16.3.1 洛仑兹坐标变换式 288
16.3.2 洛仑兹速度变换式 293
16.4 狭义相对论动力学 295
16.4.1 质速关系 295
16.4.2 质能关系 299
16.4.3 动量和能量的关系 302
思考题 303
习题 304
17 量子物理 306
17.1 热辐射 306
17.1.1 基尔霍夫定律 306
17.1.2 黑体辐射定律 307
17.1.3 普朗克的量子假设 308
17.2 光电效应 310
17.2.1 光电效应的实验规律 311
17.2.2 爱因斯坦光子理论 312
17.2.3 光的波粒二象性 313
17.3 康普顿效应 315
17.4 玻尔氢原子理论 319
17.4.1 氢原子光谱的实验规律 319
17.4.2 玻尔氢原子理论 320
17.5 粒子的波动性——德布罗意假设 324
17.6 不确定关系 328
17.7 薛定谔方程 331
17.7.1 波函数 332
17.7.2 薛定谔方程 333
17.8 一维无限深方势阱 335
17.9 氢原子的量子理论 339
17.9.1 氢原子的薛定谔方程 339
17.9.2 三个量子数 340
17.9.3 电子的概率分布——电子云 342
17.10 电子的自旋 原子的电子壳层结构 344
17.10.1 电子的自旋 344
17.10.2 原子的电子壳层结构 346
17.11 激光 354
17.11.1 自发辐射和受激辐射 354
17.11.2 激光产生的条件 355
17.11.3 激光的特性和应用 358
17.11.4 激光全息照相 359
思考题 360
习题 361
阅读材料 超导电性 364
习题答案 368
常用数值表 379