第七篇 现代工程技术物理基础 1
专题一 凝聚态物理基础 1
1.1 凝聚态物理简介 1
1.2 晶体的基本性质 5
1.3 晶格振动 9
1.4 能带理论 13
思考题 17
参考文献 18
专题二 超导电性 19
2.1 超导现象 19
2.2 超导体的主要特性及其原理 20
一、超导体的主要特性 20
二、伦敦方程 24
2.3 BCS理论 27
2.4 约瑟夫逊效应 29
2.5 超导电性的应用 32
一、超导磁体 32
二、超导电子学 34
思考题 36
参考文献 36
专题三 等离子体 37
3.1 自然界的等离子体及其特性 37
一、自然界的等离子体 37
二、等离子体的特性 38
3.2 单粒子的轨道理论 40
3.3 磁流体力学 43
3.4 等离子体内的可控热核聚变 47
思考题 52
参考文献 53
专题四 核磁共振 54
4.1 核磁共振基本原理 54
4.2 核磁共振信号的基本检测方法 59
4.3 核磁共振的应用 61
思考题 63
参考文献 64
专题五 激光产生的基本原理和应用 65
5.1 自发辐射和受激辐射 66
一、受激吸收 66
二、自发辐射 67
三、受激辐射 68
四、吸收系数和辐射系数之间的关系 69
5.2 能级寿命和粒子数反转分布 71
一、粒子数按能量的正常分布和反转分布 71
二、能级寿命和亚稳态能级 73
5.3 激活介质和增益系数 77
一、激活介质及其能级结构特性 77
二、激活介质中光的增益与增益系数 80
5.4 光学谐振腔 82
一、光学谐振腔的作用 82
二、谐振腔的类型 84
三、谐振腔中维护光振荡的阀值条件 86
5.5 激光器的纵模和横模 88
一、由激活介质辐射决定的谱线宽度 88
二、谐振腔的选膜作用 91
三、激光的纵横 92
四、激光的横模 94
5.6 激光Q突变技术 96
一、谐振腔的品质因数Q 97
二、Q开关的种类 99
5.7 激光器及其类型 102
一、气体激光器 102
二、固体激光器 106
三、液体激光器 107
四、半导体激光器 107
五、自由电子激光器 109
六、探索中的激光器 110
5.8 激光的特性和应用举例 111
一、激光的特性 111
二、激光的应用举例 113
思考题与习题 119
参考文献 120
专题六 非线性光学简介 121
6.1 光学介质的线性与非线性 121
6.2 非线性光学效应及其应用 124
一、非线性光学的倍频和混频效应 124
二、受激散射效应 132
三、激光束的非线性传播效应 134
思考题 137
参考文献 138
专题七 光导纤维和光纤通信 139
7.1 光通信概况 139
一、光纤通信系统 140
二、光纤通信的特点 142
7.2 光纤的构造及传光原理 144
一、阶跃型多模光纤 145
二、阶跃型单模光纤 150
三、梯度型光纤（渐变型光纤） 151
7.3 光纤的损耗和色散 153
一、光纤的损耗 153
二、光纤的色散 158
7.4 光纤的实际应用和展望 160
一、光纤在通信技术中的应用 160
二、光纤通信展望 162
三、光纤的其它应用 163
四、光纤研制的进展 164
思考题 165
参考文献 165
专题八 红外技术及其物理基础 166
8.1 引言 166
8.2 物体热辐射定律 168
一、黑体辐射 168
二、黑体光子辐出度 169
三、实际物体的辐射 169
8.3 红外系统及其子系统 171
一、红外光学系统 172
二、红外探测器 174
三、信息处理系统 178
8.4 不同类型的红外系统 179
一、探测系统 179
二、跟踪、搜索系统 179
三、红外热成像系统 181
8.5 红外技术的应用 184
思考题 187
参考文献 188
专题九 遥感技术的物理基础 189
9.1 引言 189
9.2 辐射测量学基础 190
一、辐射物理量的定义 190
二、辐射通量密度（辐出度M或辐照度E）与辐亮度L的关系 194
三、单色辐射物理量 195
四、吸收率、反射率和透射率的关系 196
五、光度量 196
9.3 大气窗口 197
9.4 电磁波与物质的相互作用及传播规律 198
一、平面电磁波的波动方程 198
二、电磁波的吸收和辐射 199
三、电磁波的反射 199
9.5 地物热辐射理论 201
一、热辐射定律 201
二、常温地物热辐射公式 201
9.6 轨道传感器接收地物信息概述 203
一、 朗伯面的反射辐射特性和热辐射特性 203
二、影像地面（空间）分辨率与时间分辨率 203
三、遥感影像密度 204
四、微波遥感的理论基础 207
9.7 遥感影像处理 209
9.8 遥感的应用 211
9.9 遥感技术展望 214
思考题 219
参考文献 219
专题十 超声技术简介 220
10.1 超声波及其传播 220
一、超声的波型 221
二、超声加速度 221
二、 超声场及其特征量 222
四、超声波的反射和折射 223
五、超声波的吸收和衰减 226
10.2 超声波的产生 228
一、压电换能器 228
二、超声波发生器 232
三、流体动力型超声波发生器 233
10.3 超声的应用 236
一、超声清洗 237
二、超声在医学中的应用 241
思考题 246
参考文献 247
专题十一 恒星的演化和终局 248
11.1恒星的演化 248
一、恒星的属性 250
二、赫罗图 253
三、恒星的演化 255
11.2 白矮星、中子星和黑洞 263
一、白矮星 264
二、中子星和超新星爆发 265
三、黑洞 268
思考题 275
参考文献 276
专题十二 宇宙的起源——大爆炸宇宙论简介 277
12.1 宇宙的演化模型和稳恒态模型 278
一、宇宙的演化模型 278
二、宇宙的稳恒态模型 279
12.2 大爆炸宇宙模型 279
一、大爆炸开始阶段 279
二、粒子阶段 280
三、氚、氦生成阶段 281
四、原子、星系形成阶段 282
12.3 大爆炸宇宙模型的实验依据 282
一、宇宙正在膨胀 282
二、天体的年龄 285
三、3K微波背景辐射 285
四、氦的丰度 286
12.4 宇宙的未来 288
一、开放型宇宙和闭合型宇宙 289
二、下落不明的质量 291
思考题 294
参考文献 294