第一部分 力学 1
力学定律和公式 1
一、质点运动学 1
参照系、坐标系 1
位置矢量、运动学方程 1
位移、路程 1
速度 1
加速度 2
直线运动 3
平面曲线运动和空间曲线运动 4
抛射体运动 6
二、质点力学 6
力 6
牛顿定律 8
动量、冲量 8
功、能 9
力矩、动量矩 11
质点力学的基本定理、守恒定律 11
有心力运动 12
质心 15
三、质点系力学 15
质心运动定理 16
质点系动量定理、动量守恒定律 16
质点系动能定理、机械能守恒定律 16
质点系动量矩定理、动量矩守恒定律 17
碰撞 18
变质量物体运动 20
两体问题 21
力学相对性原理 22
伽利略变换 22
四、力学相对性原理 非惯性系 22
平动非惯性系 23
转动非惯性系 24
非惯性系中质点系力学基本定理 24
地球自转对物体运动的影响 25
五、刚体运动学 28
刚体的平动 28
刚体的定轴转动 28
刚体的平面平行运动 29
刚体的定点转动 30
六、刚体静力学 32
基本公理 32
自由刚体的运动 32
力系的简化 33
力系平衡条件(方程) 33
绳索平衡 34
七、刚体动力学 35
刚体的转动惯量、动量矩、动能 35
刚体运动微分方程 37
定轴转动 38
平面平行运动 38
六、弹性力学 39
定点转动、欧拉动力学方程 39
弹性体拉伸、压缩 40
弹性体的剪切形变 40
圆杆的扭转 41
梁的弯曲 41
应力分析 41
应变分析 43
应力和应变关系 44
九、流体力学 46
流体运动学 46
理想流体动力学 48
流体静力学 49
粘滞流体运动 50
十、振动 52
简谐振动的运动方程 52
简谐振动表示法 55
简谐振动的能量 55
简谐振动的合成 55
振动的分解 58
阻尼振动 58
受迫振动 59
耦合振子、简正模 60
连续系统简正模 61
膜的振动 63
板的振动 63
十一、波 64
波的基本概念 64
波动方程 65
波的能量、能流密度 65
波的叠加 66
多普勒效应 67
十二、声学 68
声波的基本概念 68
声波的辐射 70
声波在管中的传播 71
声波的接收 72
室内声场 74
十三、分析力学 75
虚功原理 75
达朗贝尔原理、动力学普遍方程 77
第一类拉格朗日方程 78
第二类拉格朗日方程 79
非完整系统的饶斯方程 80
多自由度系统的微振动 81
受有耗散力系统的拉格朗日方程 81
哈密顿正则方程 83
泊松括号、泊松定理 84
正则变换 85
哈密顿-雅可比方程、雅可比定理 87
力学中的变分原理 87
十四、特殊相对论 88
洛仑兹变换 88
由洛仑兹变换得出的几项结果 89
质量和速度的关系 90
质量和动量的变换 90
能量 91
相对论的动力学方程 91
不变量 92
四维矢量、间隔 92
相对论的四维形式 93
电荷密度和电流密度的变换 95
矢势和标势的变换 95
电磁场的变换 95
电磁场方程的四维形式 96
力学数表 98
表1-1 均匀薄截面的几何性质 98
表1-2 一些质量均匀分布物体的质心 118
表1-3 一些质量均匀分布物体的转动惯量 119
表1-4 静摩擦系数表 121
非金属材料间的静摩擦系数 121
金属材料间的静摩擦系数 123
表1-5 密度表 125
固态元素的密度 125
一些无机化合物在固态时的密度 128
一些固体在20℃时的密度 130
钢的密度 131
铝合金的密度 132
镍合金的密度 133
铅合金的密度 133
钴合金的密度 133
铜合金的密度 134
塑料的密度 135
干燥空气的密度 136
纯水在一个大气压下的密度 137
水银在一个大气压下的密度 139
一些元素和无机化合物在液态时的密度 139
一些液态有机化合物的密度 142
液态碳氟化物和氯氟化物的密度 143
在不同温度和压力下水的密度 143
在不同温度和压力下重水的密度 145
在不同温度和压力下水银的密度 146
在不同温度和压力下甲醇的密度 146
在不同温度和压力下酒精的密度 147
在不同温度和压力下丙酮的密度 148
在不同温度和压力下乙醚的密度 148
表1-6 弹性系数和弹性常数表 149
立方晶系的弹性系数和弹性常数 149
六方晶系的弹性系数和弹性常数 153
四方晶系的弹性系数和弹性常数 154
三方晶系的弹性系数和弹性常数 155
斜方晶系的弹性系数 156
单斜晶系的弹性系数和弹性常数 157
表1-7 弹性和强度常数表 158
金属的弹性和强度常数 158
铁和钢合金的弹性相强度常数 161
表1-8 一些固体的弹性模量和泊松系数 163
表1-9 一些物质的相对体积 163
表1-10 粘滞系数表 166
水的粘滞系数 166
液态氯化铅的粘滞系数 167
液态溴化钠的粘滞系数 167
液态氯化钾的粘滞系数 167
液态碘化汞的粘滞系数 168
过热水蒸气的粘滞系数 168
空气的粘滞系数 170
几种气体的粘滞系数 170
表1-11 声的传播速度表 171
在气体中声的传播速度 171
在液体中声的传播速度 172
在固体中声的传播速度 174
表1-12 建筑材料的吸音系数 175
一些液体的表面张力系数 176
表1-13 表面张力系数表 176
水对空气的表面张力系数 176
一些液态金属的表面张力系数 179
一些有机物水溶液对空气的表面张力系数 180
第二部分 热力学统计物理 181
热力学统计物理定律和公式 181
一、热力学第零定律与状态方程 181
热力学第零定律 181
气体状态方程 181
三个与状态方程有关的系数 182
二、热力学第一定律与内能 183
功 183
热力学第一定律 184
理想气体的内能——焦耳定律 184
热容量与摩尔热容量 185
理想气体准静态过程的主要公式 185
热机效率与致冷系数 186
理想气体可逆卡诺循环的效率与致冷系数 186
卡诺定理 187
热力学第二定律的数学表达式 187
热力学第二定律 187
三、热力学第二定律与熵 187
可逆过程热力学基本微分方程 188
理想气体的熵 188
四、热力学函数 188
焓 189
自由能 189
吉布斯函数 190
吉布斯-亥姆霍兹方程 190
特性函数 191
麦克斯韦关系式 192
五、热力学函数偏导数间的关系 192
熵的计算公式(TdS方程) 193
内能计算公式与焦耳系数 193
焓的计算公式 193
定压热容量与定容热容量之差 194
物态方程与热容量间的关系 194
焦耳-汤姆逊效应 194
电热效应与热电效应的关系 195
磁致伸缩效应与压磁效应的关系 195
六、单元复相系平衡 196
单元开系热力学微分方程 196
克拉伯龙方程与蒸汽压方程 197
交界面为曲面时单元复相系平衡条件 197
单元复相系平衡条件 197
临界半径 198
厄伦菲斯方程 198
七、多元复相系平衡，化学平衡与第三定律 198
多元复相系的热力学微分方程 198
多元复相系的平衡条件 199
吉布斯相律 199
单相化学平衡条件 199
热力学第三定律 200
质量作用定律与平衡常数 200
八、非平衡热力学 201
不可逆过程热力学基本方程 201
熵流与熵产生 201
宏观线性定律 201
昂色格倒易关系 201
最小熵产生定理 201
推广的最小熵产生定理 202
局域超熵产生判据 202
反应扩散方程 202
理想气体的压强公式 203
理想气体的微观模型 203
九、气体分子运动论的基本概念 203
物质的微观模型 203
温度的微观解释 204
阿伏加德罗定律与道尔顿分压定律 204
能量均分定理与理想气体的内能 204
十、近独立粒子统计理论 205
等几率原理 205
近独立粒子系统的微观状态数 205
三个统计分布 206
经典统计的适用条件 207
麦克斯韦速率分布 207
计算热力学量公式 208
十一、近独立粒子统计理论的应用 208
固体定容热容量 209
十二、系综理论 211
正则分布 211
正则分布的热力学公式 212
巨正则分布 212
巨正则分布的热力学公式 212
十三、非平衡统计 213
输运过程的宏观规律 213
输运系数与微观量间的关系 214
分子按自由程的分布 214
气体分子的平均自由程 214
气体分子的碰撞频率 214
玻耳兹曼方程 215
金属的电导率 215
玻耳兹曼积分微分方程 215
H定理 216
主方程 216
十四、涨落理论 216
爱因斯坦涨落公式 217
巨正则系综的能量与粒子数涨落 217
正则系综的能量涨落 217
散差的普遍公式 217
单元开系热力学量小涨落的一般公式 218
单元闭系基本热力学量涨落公式 218
布朗运动的爱因斯坦公式 218
尼奎斯公式 218
热力学统计物理数表 219
表2-1 不同化学元素对铂的热电动势 219
化学元素对铂的热电动势 219
重要的热电偶金属对铂的热电动势 221
一些合金对铂的热电动势 222
表2-2 不同物质的常数α、b值 223
表2-3 不同物质的临界温度、压强和体积 227
表2-4 维里系数及其对温度的导数 232
氦的第二维里系数 232
氖的第二维里系数及其对温度的导数 233
氩的第二维里系数及其对温度的导数 234
氪的第二维里系数及其对温度的导数 236
氙的第二维里系数及其对温度的导数 238
氮的第二维里系数及其对温度的导数 239
氧的第二维里系数及其对温度的导数 240
氢的第二维里系数 241
水蒸气的第二维里系数 242
重水蒸气的第二维里系数 243
二氧化碳的第二维里系数 244
甲烷的第二维里系数及其对温度的导数 245
氘(D2)的第二维里系数 247
不同物质的第三维里系数 247
表2-5 各种物质的膨胀系数 249
单质的线膨胀系数 249
一些化合物与合金的线膨胀系数 261
液体的体膨胀系数β以及α、b、c值 265
元素在25℃时的？ 266
表2-6 各种物质在不同压强下体积与原体积比？ 266
无机化合物在25℃时的？ 268
固体在25℃时的？ 273
表2-7 不同气体的定容热容量 283
氮气的？ 283
氩气的？ 285
表2-8 不同气体的定压热容量 287
空气的？ 287
氩气的？ 288
氢气的？ 289
氮气的？ 290
氧气的？ 291
表2-9 不同气体的熵 292
空气的？ 292
氩气的？ 293
氢气的？ 294
氮气的？ 295
氧气的？ 296
表2-10 不同物质的潜热 297
表2-11 金属的蒸汽压方程常数A、B、C 306
键化合物的生成热与燃烧热 307
表2-12 不同物质的生成热与燃烧热 307
元素与无机化合物的生成热 308
碳化合物的生成热与燃烧热 312
表2-13 某些物质的唯象系数 315
表2-14 爱因斯坦？ 316
表2-15 德拜？ 317
表2-16 德拜特征温度？与电子常数γ 318
表2-17 不同物质的热传导系数 320
稀薄的无机气体的热传导系数 320
稀薄的有机气体的热传导系数 320
固体的热传导系数 321
液体的热传导系数 321
表2-18 不同物质间扩散系数 324
标准状态下气体间的扩散系数D 324
25℃时稀溶液的扩散系数 325
金属的扩散系数D 328
第三部分 电磁学 330
电磁学定律和公式 330
一、静电场 330
库仑定律 330
电场强度 330
高斯定理 332
电位差与电位 333
静电场中的导体和电介质 335
带电电容器的电场及电容器的电容 335
静电场的能量 337
电场力 338
二、稳恒电流与电路 340
电流连续性方程 340
导体内的稳恒电场 340
电源的电动势 340
电阻，电阻率及其与温度的关系 341
功率，焦耳定律 342
欧姆定律 342
基尔霍夫定律 344
电阻的串联和并联 345
安培计和伏特计 347
电桥平衡条件 347
电池的串联和并联 348
电压源和电流源 348
叠加定理 349
等效电源定理 349
Y-△电路的等效变换 350
安培定律 351
三、稳恒磁场 351
毕奥-萨伐尔定律 352
磁学中的高斯定理 353
安培环路定理 353
几种不同载流回路的磁场 354
磁介质中的磁场 356
磁场对载流导线的作用 357
带电粒子在磁场中的运动 358
偶极子公式 360
简单磁路 361
电磁感应定律 364
四、电磁感应与暂态过程 364
自感应 365
互感应 365
几种不同导体的电感 366
磁场能量 367
RC电路的暂态过程 368
RL电路的暂态过程 370
RLC电路的暂态过程 371
五、正弦交流电路 374
电阻、电容和电感在交流电路中的特性 375
正弦交流电的瞬时值 375
简单的串、并联交流电路 377
正弦交流电的复数表示法 380
复阻抗与复导纳 380
交流电路的复数运算法 382
互感线圈的串联和并联 386
欧姆定律和基尔霍夫定律的复数形式 387
交流电的功率 387
谐振电路 389
六、电磁场与电磁波 391
麦克斯韦方程组 392
媒质的电磁性质方程 393
边界条件 394
坡印亭定理 396
麦克斯韦张力张量 397
电磁场的动量守恒定律 398
达朗贝尔方程及其解 398
振荡电偶极子的场 400
电磁波的传播 402
电磁波谱 405
液体的相对介电常数 407
固体的相对介电常数 407
表3-1 相对介电常数表 407
电磁学数表 407
气体的相对介电常数 408
表3-2 电介质的介电强度 408
表3-3 电阻率及其温度系数表 409
金属的电阻率及其温度系数 409
金属在熔融状态时的电阻率 411
合金和碳的电阻率及其温度系数 412
绝缘材料的电阻率 412
表3-4 常用化学元素的标准电势 413
表3-5 几种温差电偶的温差电动势 414
表3-6 某些金属和合金的逸出功 416
表3-7 物质的电化当量 417
表3-8 功率比、电压比、电流比的分贝数换算表 418
表3-9 逆磁和顺磁物质的磁化率 420
表3-10 磁性材料性能表 422
硬磁材料的性能 422
软磁材料的性能 423
粉末磁铁的性能 423
表3-11 铁磁体、铁氧体的居里温度 424
表3-12 霍耳系数 425
表3-13 集些导体的透入深度和表面电阻 426
表3-14 超导金属的临界温度和临界磁场 427
表3-15 几种实用超导材料的主要性能 429
表3-16 超导体同位素效应的指数 430
第四部分 光学 431
光学定律和公式 431
一、几何光学 431
几何光学基本定律 431
全反射及其应用 432
近轴光学公式 433
二、光学仪器 437
像差公式 437
光度学的基本概念 438
助视仪器的放大率 440
光学仪器的分辨本领 441
分光仪器的角色散率 442
棱镜折射率 443
法布里-珀罗干涉仪 443
三、波动光学 443
光的干涉 443
薄膜光学 449
光的衍射 452
光的偏振 459
光的吸收、散射和色散 463
四、光的量子性 464
绝对黑体 464
光的微粒性 467
五、现代光学简介 468
激光的基本原理 468
信息光学 471
光学数表 472
表4-1 光速测量一览表 472
表4-2 光学纤维材料配比的数值孔经 475
表4-4 一些物质至空气的临界角 476
表4-3 各种玻璃在5893A处的临界角 476
表4-5 几种常用无色光学玻璃表 477
表4-6 各种材料对可见光的反射系数 478
表4-7 一些材料的表面对“白炽”光的反射系数 479
表4-8 在透镜焦平面上，夫琅和费衍射花样的能量分布 480
表4-9 一些实际光源光亮度的近似值 481
表4-10 一些实际情况下的光照度值 481
表4-11 太阳辐射的吸收系数 482
表4-12 可见光的波长 482
表4-13 夫琅和费谱线(太阳光谱) 483
表4-14 激光波长表 484
表4-15 拉曼激光和拉曼线 490
一些物质的平均发射本领 492
表4-16 物质的发射本领表 492
一些材料的光谱发射本领 494
表4-17 元素的光电效应功函数 496
表4-18 物质的旋光率表 498
固体的旋光率 498
液体的旋光率 499
溶液的旋光率 500
酸和碱的旋光性 502
表4-19 克尔常数表 503
液体(无机物)的费尔德常数V 504
表4-20 物质的费尔德常数表 504
气体的费尔德常数V 504
液体(有机物)的费尔德常数V 505
水溶液的费尔德常数V 506
顺磁体的费尔德常数V 506
铁磁体的费尔德常数V 506
固体的费尔德常数V 507
表4-21 折射率和温度系数表 508
人造蓝宝石对寻常光的折射率 508
红宝石的折射率 509
方解石对寻常光和非寻常光的折射率及温度系数 510
石英晶体的折射率和温度系数 511
闪锌矿对寻常光的折射率 512
尖晶石的折射率 513
金红石的折射率 513
钛酸锶的折射率 514
氧化镁的折射率和温度系数 515
砷硫玻璃的折射率 516
砷化铟的折射率和消光系数 517
硅的折射率 518
硫化锌的折射率 519
硝酸钠的折射率 519
硒的折射率 519
硫化镉对寻常光和非寻常光的折射率 520
钼酸钙的折射率 521
氯化钠的折射率和温度系数 521
氯化铊的折射率 523
氯化银的折射率 524
氯化钾的折射率 525
溴化铯的折射率 527
溴化铊-氯化铊的折射率 529
溴化钾的折射率 530
溴化铊的折射率 530
碘化铯的折射率 531
碘化钾的折射率 535
磷酸二氢钾的折射率 535
碳化硅的折射率 536
锗的折射率和温度系数 536
萤石的折射率和温度系数 537
氟化钙的折射率和温度系数 539
氟化钡的折射率 541
氟化钠的折射率 543
氟化镁的折射率和温度系数 544
氟化锂的折射率 545
氟化铅的折射率 546
钼酸铅的折射率 547
氟化镧的折射率 547
磷化铟的折射率和消光系数 548
磷酸二氢铵对寻常光和非寻常光的折射率 551
钛酸钙的折射率 552
磷化镓的折射率和消光系数 552
锑化铟的折射率和消光系数 556
锑化镓的折射率和消光系数 557
砷化镓的折射率 558
一些物质水溶液的折射率 559
20℃时蔗糖水溶液的折射率 560
麦芽糖水溶液在20℃和25℃的折射率 563
纯水的折射率 565
气体的折射率 566
空气的折射率 567
水、乙醇和二硫化碳相对于空气的折射率 570
第五部分 量子物理 572
量子物理定律和公式 572
一、原子物理学 572
原子的基本状况 572
氢原子能级和辐射 573
多电子原子 577
原子的电子壳层结构 580
X射线 581
二、原子核物理学 583
原子核的基本性质 583
原子核的放射性衰变 585
原子核模型 595
原子核反应 598
基本粒子 601
微粒的波粒二象性 602
三、量子力学基础 602
波函数和薛定谔方程 604
量子物理数表 615
表5-1 氢原子光谱 615
表5-2 某些元素的明线发射光谱波长 616
表5-3 单质元素的第一电离能、电子亲合性 618
表5-4 原子壳层的电子结合能 621
表5-5 单质元素的晶体结构、原子半径、离子半径 628
表5-6 常用物质的X射线质量吸收系数 634
表5-7 常用物质的γ射线质量吸收系数 635
表5-8 放射性衰变计算表 637
表5-9 按能量大小排列的γ射线能量标准 639
表5-10 按能量大小排列的α发射体的主要α粒子能量和强度 642
表5-11 一些α衰变链母体或子体核的主要α粒子能量和强度 645
表5-12 宽束γ射线在不同减弱倍数时的铅层厚度 646
表5-13 质子的电离损耗和射程、能量关系 647
表5-14 观测到穆斯堡尔效应的原子核特性 649
表5-15 某些核反应及其反应能 653
表5-16 各种探测器的主要性能比较 656
表5-17 基本粒子表 659
稳定粒子表 660
介子表 666
重子表 673
第六部分 物理学的数学工具 681
数学基本概念和公式 681
一、代数运算 681
集合及其运算 681
数及其运算 683
一元n次方程 686
线性方程组 688
排列、组合与二项式定理 689
逻辑代数 690
直线 692
二、几何图形 692
凸多边形 694
圆锥曲线 698
常见几何体的体积和表面积 703
坐标系与坐标变换 710
三、初等函数 713
幂函数 713
指数函数和对数函数 714
三角函数 715
反三角函数 722
双曲函数 726
反双曲函数 730
指数函数、三角函数和双曲函数的关系 732
四、微分学 733
序列与函数的极限 733
单变量函数的导数与微分 736
多变量函数的微分 741
五、积分学 743
不定积分 743
定积分 758
多重积分 765
曲线积分和曲面积分 768
不同类型积分的关系 770
六、级数 770
级数及其运算 770
幂级数 775
三角级数 782
无穷乘积 787
七、特殊函数 789
Г-函数 789
B-函数 791
椭圆积分 793
贝塞耳函数 796
勒让德多项式 802
切比雪夫多项式 804
八、积分变换和变分法 806
拉普拉斯变换 806
傅立叶变换 812
变分法 817
九、常微分方程 821
一阶微分方程 821
变系数二阶线性微分方程 825
常系数线性微分方程 828
十、偏微分方程 832
偏微分方程的一股概念与定解问题 832
一阶偏微分方程 834
二阶偏微分方程 836
十一、线性代数 847
行列式 847
矩阵 849
线性空间与线性变换 852
特征值与特征矢量 854
矢量代数 856
十二、矢量和张量 856
矢量分析 859
张量代数 867
张量分析 869
十三、概率论 869
事件与概率 869
一维随机变量及其分布 872
二维随机变量及其分布 877
随机变量的数字特征 879
表6-1 数学常数表 883
数学常用数表 883
表6-2 乘方、方根表 884
表6-3 对数表 888
常用对数表 888
自然对数表 895
表6-4 指数函数表 902
指数函数ex表 902
指数函数e-x表 904
表6-5 三角函数表 905
正弦和余弦表 905
正切与余切表 911
表6-6 双曲函数表 922
表6-7 度与孤度互化表 924
度、分、秒化弧度表 924
弧度化度、分、秒表 925
表6-8 特殊函数表 926
Г-函数表 926
贝塞尔函数表 927
勒让德多项式表 929
椭圆积分数值表 932
误差函数表 936
泊松分布数值表 950
表6-9 统计用表 950
正态分布数值表 953
x2-分布数值表 955
t-分布数值表 957
F-分布数值表 959
附录 963
一、我国法定计量单位 963
二、法定计量单位名词解释 967
三、物理量的名称、单位和量纲 970
四、常见物理量单位换算关系表 990
五、物理学常用的常数 1021
六、拉丁字母及希腊字母 1033