第5篇 电磁学 3
第12章 真空中的静电场 3
12.1 电荷库仑定律 3
12.1.1 电荷 3
12.1.2 电荷守恒定律 4
12.1.3 库仑定律 4
12.1.4 静电力的叠加原理 6
12.2 电场电场强度 8
12.2.1 电场 8
12.2.2 电场强度 9
12.2.3 点电荷的电场强度 10
12.2.4 电场强度的叠加原理 11
12.3 高斯定理 17
12.3.1 电场线 17
12.3.2 电通量 17
12.3.3 高斯定理 19
12.3.4 利用高斯定理求电场强度的分布 21
12.4 静电场的环路定理 电势 26
12.4.1 静电场的环路定理 26
12.4.2 电势能 27
12.4.3 电势 电势差 28
12.4.4 电势的计算 29
12.4.5 等势面 32
12.4.6 电场强度与电势的微分关系 33
本章提要 35
习题12 37
第13章 静电场中的导体和电介质 43
13.1 静电场中的导体 43
13.1.1 导体的静电平衡条件 43
13.1.2 处于静电平衡时实心导体的电荷分布 44
13.1.3 导体表面外附近一点的电场强度 44
13.1.4 孤立导体表面上的电荷分布 45
13.1.5 导体空腔 46
13.1.6 静电屏蔽 47
13.1.7 有导体存在时静电场的分析与计算 48
13.2 电容电容器 52
13.2.1 孤立导体的电容 52
13.2.2 电容器的电容 53
13.2.3 电容器电容的计算 53
13.2.4 电容器的并联和串联 55
13.3 静电场中的电介质 56
13.3.1 电介质的极化 56
13.3.2 极化强度 58
13.3.3 极化强度与极化电荷分布的关系 58
13.3.4 电介质中的电场强度 60
13.3.5 电位移矢量 有电介质时的高斯定理 61
13.4 静电场的能量 65
13.4.1 电容器储存的静电能 65
13.4.2 静电场的能量 66
本章提要 68
习题13 69
第14章 稳恒电流 75
14.1 电流强度 电流密度 75
14.1.1 电流强度 75
14.1.2 电流密度 75
14.2 欧姆定律的微分形式 焦耳定律的微分形式 76
14.2.1 欧姆定律的微分形式 76
14.2.2 焦耳定律的微分形式 77
14.3 电动势 稳恒电场 78
14.3.1 电动势 78
14.3.2 稳恒电场 79
14.3.3 电路上两点间的电势差 79
本章提要 80
习题14 80
第15章 稳恒磁场 82
15.1 磁场 磁感应强度 82
15.1.1 磁场 82
15.1.2 磁感应强度 83
15.1.3 磁感应线 84
15.2 毕奥-萨伐尔定律 85
15.2.1 毕奥-萨伐尔定律 85
15.2.2 运动电荷的磁场 86
15.2.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 87
15.3 磁场的高斯定理 92
15.3.1 磁通量 92
15.3.2 磁场的高斯定理 93
15.4 安培环路定理 93
15.4.1 安培环路定理 93
15.4.2 安培环路定理的应用 95
15.5 洛伦兹力 100
15.5.1 洛伦兹力 100
15.5.2 带电粒子在磁场中的运动 100
15.5.3 应用磁场控制带电粒子的实例 101
15.5.4 霍耳效应 104
15.6 安培力 106
15.6.1 安培力公式 106
15.6.2 载流线圈在磁场中受到的力矩 110
15.6.3 安培力的功 113
本章提要 114
习题15 115
第16章 磁介质 122
16.1 顺磁质、抗磁质及其磁化 122
16.1.1 磁介质的分类 122
16.1.2 顺磁质和抗磁质的磁化 123
16.1.3 磁化强度与磁化电流 125
16.2 有磁介质存在时的高斯定理和安培环路定理 127
16.2.1 有磁介质存在时的高斯定理 127
16.2.2 有磁介质存在时的安培环路定理 127
16.3 铁磁质 130
16.3.1 铁磁质的磁滞回线 131
16.3.2 铁磁质的磁化机理 132
16.3.3 铁磁质的特点 132
16.3.4 铁磁材料的应用简介 133
本章提要 134
习题16 134
第17章 变化的电磁场 137
17.1 电磁感应定律 137
17.1.1 电磁感应现象 137
17.1.2 楞次定律 137
17.1.3 法拉第电磁感应定律 138
17.2 动生电动势 140
17.2.1 动生电动势的产生 140
17.2.2 洛伦兹力做功问题 141
17.2.3 动生电动势的计算 142
17.3 感生电动势 144
17.3.1 感生电动势的产生 144
17.3.2 感应电场与静电场 145
17.3.3 感生电动势的计算 146
17.3.4 涡电流 149
17.4 自感和互感 150
17.4.1 自感 150
17.4.2 互感 152
17.5 磁场的能量 155
17.6 位移电流 158
17.6.1 位移电流 158
17.6.2 全电流定律 159
17.6.3 位移电流的性质 160
17.7 麦克斯韦电磁场方程组 161
17.8 电磁波 162
17.8.1 电磁波的波动方程 162
17.8.2 电磁波的性质 163
17.8.3 电磁波的产生和传播 164
17.8.4 电磁波的能量 165
本章提要 166
习题17 168
第6篇 量子物理及其应用 177
第18章 量子物理基础 177
18.1 黑体辐射 普朗克量子假说 177
18.1.1 热辐射现象 177
18.1.2 基尔霍夫定律 177
18.1.3 黑体辐射 179
18.1.4 经典物理的困难 179
18.1.5 普朗克量子假说 180
18.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 181
18.2.1 光电效应的实验规律 181
18.2.2 经典物理学解释光电效应规律遇到的困难 182
18.2.3 爱因斯坦光量子假设 183
18.3 康普顿效应 光的波粒二象性 184
18.3.1 康普顿效应 184
18.3.2 康普顿效应的理论解释 186
18.3.3 光的波粒二象性 187
18.4 玻尔的氢原子理论 188
18.4.1 氢原子光谱的规律 188
18.4.2 经典物理遇到的困难 189
18.4.3 玻尔的氢原子理论 189
18.4.4 氢原子轨道半径和能量的计算 190
18.4.5 氢原子光谱的能级公式 191
18.4.6 玻尔氢原子理论的缺陷 192
18.5 德布罗意波 不确定关系 193
18.5.1 德布罗意波 193
18.5.2 物质波的实验验证 195
18.5.3 实物粒子的波粒二象性 196
18.5.4 不确定关系 196
18.6 波函数及其统计解释 198
18.6.1 波函数的概念 198
18.6.2 波函数的统计解释 199
18.7 薛定谔方程 201
18.7.1 一维粒子的运动方程 201
18.7.2 一维粒子的薛定谔方程 202
18.7.3 三维情况下的薛定谔方程 203
18.8 薛定谔方程的简单应用 203
18.8.1 一维无限深势阱 203
18.8.2 一维势垒 隧道效应 205
18.9 氢原子 207
18.9.1 能量量子化 207
18.9.2 角动量量子化 207
18.9.3 角动量的空间量子化 208
18.9.4 电子的波函数 208
18.10 电子的自旋 原子的壳层结构 210
18.10.1 施特恩-格拉赫实验 210
18.10.2 电子的自旋 211
18.10.3 四个量子数 212
18.10.4 原子的壳层结构 212
18.11 晶体的能带结构 214
18.11.1 晶体的结构和能带 215
18.11.2 导体、半导体和绝缘体的能带结构 218
18.11.3 本征半导体与杂质半导体 220
18.12 激光 223
18.12.1 受激吸收 自发辐射和受激辐射 223
18.12.2 产生激光的基本条件 225
18.12.3 激光器 227
18.12.4 激光的特性及其应用 229
本章提要 230
习题18 232
第19章 原子核物理与粒子物理简介 237
19.1 原子核的基本性质 237
19.1.1 原子核的组成 237
19.1.2 原子核的大小 238
19.1.3 原子核的自旋与磁矩 239
19.2 核力和核模型 240
19.2.1 核力的性质 240
19.2.2 原子核模型 241
19.3 原子核的衰变 242
19.3.1 天然放射性现象 242
19.3.2 原子核的衰变规律 243
19.4 射线对人体的影响及其防护 244
19.4.1 射线的生物效应 244
19.4.2 辐射剂量 245
19.4.3 辐射的防护 246
19.4.4 放射性同位素的应用 246
19.5 原子核的结合能 裂变和聚变 247
19.5.1 原子核的质量亏损 247
19.5.2 原子核的结合能 248
19.5.3 核反应过程中的守恒定律 250
19.5.4 重核裂变及其应用 250
19.5.5 轻核聚变及其应用 253
19.6 粒子物理简介 254
19.6.1 粒子发现简介 254
19.6.2 粒子的分类 255
19.6.3 粒子的相互作用 255
19.6.4 强子结构的夸克模型 257
本章提要 259
习题19 260
第20章 物理学与高新技术 261
20.1 液晶 261
20.1.1 液晶的分类 261
20.1.2 液晶的光学特性 262
20.1.3 液晶的应用 264
20.2 纳米材料简介 266
20.2.1 纳米微粒的特性 266
20.2.2 纳米材料的制备 267
20.2.3 一种纳米新材料——碳纳米管 267
20.2.4 纳米材料的应用 268
20.3 等离子体 269
20.3.1 等离子体的分类 269
20.3.2 等离子体的基本性质 270
20.3.3 等离子体在磁场中的特性 271
20.3.4 等离子体的应用 272
20.4 扫描隧道显微镜 272
20.4.1 STM的工作原理 273
20.4.2 STM的基本结构 273
20.4.3 STM的工作模式 274
20.4.4 STM的特点 275
20.4.5 STM的应用 275
20.4.6 在STM基础上发展起来的各种新型显微镜 276
本章提要 277
习题20 277
习题参考答案 279
附录 书中物理量的符号及单位 287
参考文献 289