第三篇 电磁学 3
第10章 静电场 3
10.1 电荷 电场 3
10.1.1 电荷 3
10.1.2 电场 3
10.1.3 电荷守恒 电荷的量子化 4
10.2 库仑定律 4
10.3 电场强度 5
10.3.1 电场强度的定义 5
10.3.2 场强的叠加原理 6
10.4 电通量和高斯定理 9
10.4.1 电场线 10
10.4.2 电通量 11
10.4.3 真空中静电场的高斯定理 12
10.4.4 运用高斯定理计算电场强度 14
10.5 静电场力做功的特点 静电场的环路定理 17
10.5.1 静电场力的功 18
10.5.2 静电场的环路定理 19
10.6 电势 19
10.6.1 电势差 电势 19
10.6.2 电势的计算 21
10.6.3 等势面 23
10.7 电势梯度 24
10.8 静电势能 26
10.8.1 电荷在外电场中的静电势能 26
10.8.2 电荷系的静电能 28
习题 29
第11章 静电场中的导体和电介质 34
11.1 静电场中的导体 34
11.1.1 导体的静电平衡条件 34
11.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 34
11.1.3 静电屏蔽 35
11.1.4 导体存在时静电场的分析计算 36
11.2 静电场中的电介质 38
11.2.1 电介质的极化 38
11.2.2 介质中的高斯定理 39
11.2.3 介质中高斯定理的应用 41
11.3 电容和电容器 43
11.3.1 电容 43
11.3.2 电容器电容的计算 44
11.3.3 电容器的串并联 46
11.3.4 电容器存储的静电能 47
习题 49
第12章 稳恒磁场 54
12.1 电流和电流密度 54
12.1.1 电流 电流强度 54
12.1.2 电流密度 55
12.1.3 电流的连续性方程 55
12.2 电阻率 欧姆定律 56
12.2.1 欧姆定律 56
12.2.2 电阻率 56
12.2.3 欧姆定律的微分形式 57
12.2.4 超导体 58
12.3 电源 电动势 59
12.3.1 电源 59
12.3.2 电动势 59
12.4 基本磁现象 60
12.5 磁场 磁感应强度 61
12.6 毕奥-萨伐尔定律 磁场的高斯定理 62
12.6.1 毕奥-萨伐尔定律 62
12.6.2 磁通量 磁场的高斯定理 63
12.6.3 毕奥-萨伐尔定律应用 63
12.7 安培环路定理及应用 66
12.7.1 安培环路定理 66
12.7.2 安培环路定理的应用 68
12.8 磁力 69
12.8.1 带电粒子在磁场中的运动 69
12.8.2 霍尔效应 71
12.8.3 磁场对载流导线和载流线圈的作用 72
习题 77
第13章 磁场中的磁介质 83
13.1 磁介质对磁场的影响 83
13.1.1 磁介质的磁化机理 83
13.1.2 顺磁质 84
13.1.3 抗磁质 84
13.2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 85
13.2.1 磁化强度 85
13.2.2 磁介质中的安培环路定理 85
13.3 铁磁质 87
13.3.1 磁畴 88
13.3.2 磁化曲线 88
13.3.3 磁滞回线 89
13.3.4 铁磁性材料 90
13.3.5 磁屏蔽 91
习题 91
第14章 电磁感应 电磁场 93
14.1 法拉第电磁感应定律 93
14.1.1 电磁感应现象 93
14.1.2 电磁感应定律 94
14.1.3 感应电动势方向的确定 94
14.2 动生电动势和应用 96
14.2.1 动生电动势 96
14.2.2 转动线圈内的感应电动势和感应电流 98
14.3 感生电动势和感生电场 98
14.3.1 感生电场 98
14.3.2 感生电场与磁场的关系 99
14.3.3 感应电动势的两种计算公式 99
14.3.4 感生电场的应用 101
14.4 自感和互感 103
14.4.1 自感 103
14.4.2 互感 104
14.4.3 自感与互感的关系 106
14.5 磁场的能量 106
14.5.1 自感磁能 106
14.5.2 互感磁能 107
14.5.3 磁能密度 107
14.6 麦克斯韦电磁场理论 108
14.6.1 位移电流 109
14.6.2 麦克斯韦方程组 113
14.6.3 洛伦兹力公式 115
习题 116
第15章 电磁波 123
15.1 电磁波的波动方程 123
15.1.1 相互激发的电磁场 123
15.1.2 电磁波的波动方程的推导 124
15.1.3 均匀介质中的平面波 124
15.2 电磁波的性质 坡印廷矢量 126
15.2.1 平面电磁波的性质 126
15.2.2 坡印廷矢量 126
15.2.3 辐射压强 127
15.3 振荡电偶极子的辐射 128
15.3.1 振荡电偶极子的辐射公式 128
15.3.2 电磁波的产生与传播 130
15.4 电磁波谱 131
习题 133
参考文献 134
第四篇 波动光学 137
第16章 光的干涉 137
16.1 光源和相干光 137
16.1.1 光源 137
16.1.2 光的叠加 137
16.1.3 从普通光源获得相干光的方法 139
16.2 光程 139
16.2.1 光程 光程差 140
16.2.2 透镜的等光程性 140
16.3 杨氏双缝干涉 141
16.3.1 杨氏双缝干涉 141
16.3.2 洛埃镜 144
16.3.3 半波损失 144
16.4 薄膜干涉——等倾条纹 145
16.4.1 薄膜干涉 145
16.4.2 等倾干涉 146
16.4.3 增透膜和增反膜 148
16.5 劈尖干涉——等厚干涉 149
16.5.1 劈尖干涉 149
16.5.2 牛顿环 151
16.6 迈克尔逊干涉仪 153
16.6.1 迈克尔逊干涉仪的结构 153
16.6.2 观察等倾条纹和等厚条纹 154
16.6.3 迈克尔逊干涉仪的应用 155
16.7 法布里-珀罗干涉仪 155
16.7.1 法布里-珀罗干涉仪实验装置 155
16.7.2 多光束干涉条纹的产生原理 156
16.7.3 法布里-珀罗装置干涉条纹的锐度 158
16.7.4 法布里-珀罗干涉仪在光谱分析中的应用 159
16.8 干涉条纹的可见度 光场的相干性 160
16.8.1 干涉条纹的可见度 160
16.8.2 干涉条纹光场的时间相干性 161
16.8.3 光场的空间相干性 162
16.8.4 光场相干性的总结 164
思考题 164
习题 165
第17章 光的衍射 168
17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 168
17.1.1 光的衍射现象 168
17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 169
17.1.3 两类衍射问题 170
17.2 单缝的夫琅禾费衍射 170
17.2.1 衍射实验装置 170
17.2.2 菲涅耳波带法 171
17.2.3 单缝衍射条纹的分布特征 172
17.3 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 174
17.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射 175
17.3.2 光学仪器的分辨本领 176
17.4 衍射光栅 177
17.4.1 光栅 177
17.4.2 光栅衍射条纹 178
17.4.3 光栅光谱 180
17.4.4 光栅的分辨本领 182
17.4.5 干涉和衍射的区别和联系 184
17.5 X射线的衍射 184
17.5.1 劳厄实验 184
17.5.2 布拉格方程 185
思考题 186
习题 186
第18章 光的偏振 189
18.1 自然光和偏振光 189
18.2 起偏和检偏 马吕斯定律 190
18.2.1 起偏和检偏 191
18.2.2 马吕斯定律 191
18.3 反射光、折射光和散射光的偏振 193
18.3.1 反射光和折射光的偏振 193
18.3.2 散射光的偏振 194
18.4 光的双折射 195
18.4.1 双折射现象 195
18.4.2 光轴与主平面 196
18.4.3 单轴晶体中的子波波阵面 196
18.4.4 晶体偏振器件 197
18.4.5 波晶片 198
18.5 椭圆偏振光和圆偏振光——偏振态的检定 199
18.5.1 椭圆和圆偏振光 199
18.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获取 200
18.5.3 偏振态的检定 201
18.5.4 偏振光的干涉 202
18.6 人工双折射 203
18.6.1 光弹性效应 203
18.6.2 电光效应 204
思考题 205
习题 205
第19章 几何光学 207
19.1 几何光学基本定律 207
19.1.1 光线的概念 207
19.1.2 几何光学定律 207
19.1.3 全反射 208
19.1.4 棱镜与色散 210
19.1.5 彩虹的光学原理 211
19.2 成像 213
19.2.1 光在单个球面上的折射成像 213
19.2.2 薄透镜成像 215
19.2.3 高斯公式与牛顿公式 横向放大率 216
19.2.4 密接薄透镜组 216
19.2.5 作图法求像 217
19.3 光学仪器 218
19.3.1 人眼 218
19.3.2 显微镜 220
19.3.3 望远镜 221
19.3.4 棱镜光谱仪 222
习题 223
参考文献 225
第五篇 近代物理基础 229
第20章 狭义相对论基础 229
20.1 伽利略变换 经典力学时空观 229
20.1.1 伽利略变换 229
20.1.2 经典力学时空观 230
20.1.3 力学相对性原理 230
20.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 231
20.2.1 狭义相对论的两条基本原理 231
20.2.2 洛伦兹变换 232
20.2.3 洛伦兹变换的推导 233
20.2.4 对洛伦兹变换的几点说明 234
20.2.5 洛伦兹速度变换 235
20.3 狭义相对论时空观 236
20.3.1 “同时”的相对性 236
20.3.2 时间膨胀 237
20.3.3 长度收缩 239
20.3.4 因果关系 241
20.4 狭义相对论动力学 241
20.4.1 动量、质量与速度的关系 242
20.4.2 相对论性质量公式的推导 242
20.4.3 质量和能量的关系 243
20.4.4 质能公式在核反应中的应用 245
20.4.5 能量和动量的关系 247
思考题 247
习题 248
第21章 量子物理基础 250
21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 250
21.1.1 热辐射的实验定律 251
21.1.2 普朗克的量子假设 252
21.2 光电效应和康普顿效应 光的波粒二象性 254
21.2.1 光电效应 254
21.2.2 康普顿效应 257
21.2.3 光的波粒二象性 259
21.3 氢原子的玻尔理论 259
21.3.1 氢原子光谱 259
21.3.2 玻尔的氢原子理论 260
21.3.3 玻尔氢原子理论的局限性 263
21.4 量子力学的基本概念和基本原理 263
21.4.1 德布罗意物质波假说 263
21.4.2 玻恩对德布罗意波的统计解释 265
21.4.3 海森堡不确定关系 266
21.5 薛定谔方程及应用 268
21.5.1 薛定谔方程 269
21.5.2 由薛定谔方程得出的几个推论 270
21.6 电子自旋 原子的壳层模型 273
21.6.1 电子的自旋 273
21.6.2 原子的壳层结构 275
21.7 激光 277
21.7.1 原子的自发辐射和受激辐射 277
21.7.2 激光原理 278
思考题 279
习题 281
参考文献 282