第四篇 电磁学 3
预备知识——场的概念 3
一、物质的两种形态——物质实体和场 3
二、电磁场的描述方法 4
第十一章 真空中的静电场 5
11-1 电荷守恒定律 库仑定律 5
一、电荷守恒定律 5
二、库仑定律 7
11-2 电场强度 电场叠加原理 8
一、电场强度 8
二、电场强度叠加原理 8
三、场强的计算 9
11-3 电场线 电通量 高斯定理 13
一、电场线 13
二、电通量 14
三、高斯定理 16
四、高斯定理的物理意义 17
五、应用高斯定理求场强 18
11-4 电场力的功 电势 22
一、静电场力的功 22
二、静电场的环路定理 23
三、电势能和电势 23
四、电势叠加原理 25
五、电势的计算 26
11-5 电场强度与电势的关系 29
一、等势面 29
二、电场强度与电势的微分关系 30
思考题11 32
练习题11 32
第十二章 静电场中的导体和电介质 35
12-1 静电场中的导体 35
一、静电感应 导体的静电平衡 35
二、静电平衡时导体上的电荷分布 36
三、静电屏蔽 39
12-2 静电场中的电介质 42
一、电介质的影响 42
二、电介质的极化 43
12-3 高斯定理在电介质中的表达 44
一、高斯定理在介质中的表达式 44
二、介质中高斯定理的应用 46
12-4 电容器及其电容 47
一、孤立导体的电容 47
二、电容器的电容 48
三、几种常见电容器 49
12-5 静电场的能量 53
一、电容器储能 53
二、静电场的能量 能量密度 54
思考题12 56
练习题12 57
第十三章 真空中恒定电流的磁场 60
13-1 磁现象及其本源 60
一、基本磁现象 60
二、磁性的本源 62
13-2 磁场的高斯定理 63
一、磁感应强度B的定义 63
二、磁场的高斯定理 63
13-3 毕奥-萨伐尔定律 66
一、毕奥-萨伐尔定律 66
二、运动电荷的磁场 67
三、毕奥-萨伐尔定律的应用 68
13-4 安培环路定理 73
一、安培环路定理 73
二、安培环路定理的应用 75
13-5 磁场对电流的作用 78
一、磁场对载流导线的作用力 78
二、磁场对载流钱圈的作用 81
三、磁力的功 84
13-4 带电粒子在磁场中的运动 86
一、带电粒子在均匀磁场中的运动 磁聚焦 86
二、带电粒子在非均匀磁场中的运动 磁镜 磁约束 88
三、霍尔效应 89
思考题13 91
练习题13 91
第十四章 磁场中的磁介质 95
14-1 磁介质 95
一、磁化现象 95
二、介质中的磁场 相对磁导率 96
三、磁介质分类 97
14-2 顺磁质和抗磁质的磁化机制 98
一、分子磁矩和分子环流 98
二、顺磁质和抗磁质 100
14-3 安培环路定理在介质中的表达 101
14-4 铁磁质 104
一、铁磁质的磁化规律 104
二、铁磁材料 106
三、磁畴 107
思考题14 108
练习题14 108
第十五章 变化的电场和磁场 电磁波 111
15-1 电磁感应定律 111
一、电磁感应现象 111
二、电磁感应定律 113
15-2 动生电动势 117
一、动生电动势的产生 117
二、关于洛伦兹力不做功的问题 119
15-3 感生电动势 感生电场 123
15-4 自感应和互感应 126
一、自感现象 自感系数 自感电动势 126
二、互感现象 互感系数 互感电动势 129
15-5 磁场的能量 131
一、自感磁能 131
二、磁场的能量 磁能密度 132
15-6 麦克斯韦电磁场理论简介 134
一、变化的电场产生磁场 134
二、麦克斯韦方程组 138
15-7 电磁波简介 140
一、电磁波的辐射和传播 140
二、电磁波的波动方程 142
三、平面电磁波 143
四、电磁波谱 电磁波的应用 145
思考题15 146
练习题15 146
第五篇 光学 153
第十六章 几何光学 153
16-1 几何光学的基本定律 153
一、反射定律 全反射 153
二、折射定律 折射率 154
16-2 光的反射成像和折射成像 155
一、平面镜成像 155
二、球面镜成像 156
16-3 薄透镜 159
一、薄透镜 159
二、薄透镜成像公式 160
三、常用薄透镜成像规律 161
四、几何光学应用 162
思考题16 168
练习题16 169
第十七章 光的干涉 171
17-1 光源 光波的叠加 171
一、光的电磁理论 171
二、光波的叠加 光的干涉 172
三、光程 光程差与相位差 178
17-2 双缝干涉 180
一、杨氏双缝 180
二、其他分波阵面装置 菲涅耳双镜（双面镜、双棱镜） 184
三、洛埃镜与半波损失现象 184
17-3 薄膜干涉 薄膜的等倾干涉 186
一、薄膜干涉的一般性讨论 186
二、等倾干涉 192
17-4 薄膜的等厚干涉 194
17-5 迈克耳孙干涉仪 198
一、迈克耳孙干涉仪设计原理 198
二、“迈干”的应用 200
思考题17 201
练习题17 201
第十八章 光的衍射 203
18-1 单缝夫琅禾费衍射 203
一、光的衍射现象 203
二、惠更斯-菲涅耳原理 204
三、单缝夫琅禾费衍射 205
18-2 光栅衍射 214
一、光栅衍射现象和衍射原理 214
二、光栅衍射强度 215
三、光栅光谱 220
18-3 光学仪器的分辨率 222
一、夫琅禾费圆孔衍射 222
二、瑞利判据 222
三、最小分辨角和仪器的分辨率 223
18-4 X射线衍射 布拉格方程 224
一、X射线衍射 224
二、布拉格方程 225
思考题18 226
练习题18 227
第十九章 光的偏振 229
19-1 光的偏振特性 229
一、自然光 229
二、线偏振光 230
三、椭圆偏振光和圆偏振光 230
四、起偏与检偏 231
五、马吕斯定律 231
19-2 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律 232
一、布儒斯特定律 232
二、玻璃片堆 布儒斯特定律的应用 234
19-3 双折射现象 235
一、晶体的双折射现象 235
二、利用惠更斯原理作图 238
三、几种获得线偏振光的棱镜 239
19-4 偏振光的干涉 240
一、波晶片 椭圆偏振光和圆偏振光 240
二、偏振光的干涉 242
三、物质偏振性的应用 244
思考题19 247
练习题19 248
第六篇 量子物理 253
第二十章 早期量子论 253
20-1 黑体辐射 普朗克的量子假设 253
一、热辐射 253
二、绝对黑体及其辐射实验规律 254
三、普朗克的量子假设 256
20-2 光电效应 257
一、光电效应的实验规律 257
二、光的波动学说的缺陷 258
三、爱因斯坦光子假设 259
20-3 康普顿效应 261
一、康普顿散射的实验规律 262
二、康普顿效应的量子理论 263
三、光的波粒二象性 266
20-4 玻尔的氢原子理论 266
一、氢原子光谱 266
二、经典理论的缺陷 267
三、玻尔的氢原子理论 268
四、玻尔理论解释氢原子光谱 269
思考题20 270
练习题20 270
第二十一章 量子力学基础 273
21-1 德布罗意物质波 273
一、德布罗意假设 273
二、德布罗意波的实验验证 274
三、德布罗意波的统计解释 276
21-2 不确定度关系 277
一、不确定量 277
二、不确定度关系 278
21-3 波函数 薛定谔方程 280
一、波函数 280
二、薛定谔方程 282
三、定态薛定谔方程 283
21-4 一维无限深方势阱中的粒子 284
21-5 一维方势垒 隧道效应 287
21-6 氢原子的量子力学理论 291
一、氢原子的量子化状态 291
二、氢原子中电子的几率分布 292
三、电子的自旋 293
21-7 多电子原子中电子的分布 296
思考题21 298
练习题21 298
第二十二章 激光和固体的量子理论 300
22-1 激光原理 300
一、受激吸收 自发辐射和受激辐射 300
二、激光产生的条件 302
22-2 激光器 302
一、红宝石激光器 302
二、氦-氖激光器 304
三、自由电子激光 305
22-3 固体的能带结构 307
一、电子共有化与能带的形成 307
二、能带中电子的分布 308
22-4 电子在能带中的填充和运动 309
一、满带、空带和导带 309
二、绝缘体 导体和半导体 310
22-5 半导体的应用 311
一、半导体的掺杂 311
二、pn结 312
三、半导体器件 313
22-6 超导电性 315
一、超导电现象 315
二、超导的磁性 318
三、超导电性的理论解释（BCS理论） 322
四、超导电性应用 323
思考题22 323
练习题22 324
附录A 327
一、场论基础知识 327
二、场论在电磁学中的应用 330
附录B 334