第九章 振动 1
9-1 简谐振动 振幅 周期和频率 相位 2
一、简谐振动 2
二、振幅 4
三、周期和频率 4
四、相位 5
五、常量A和ψ的确定 6
9-2 旋转矢量 6
9-3 单摆和复摆 11
一、单摆 11
二、复摆 12
9-4 简谐振动的能量 13
9-5 简谐振动的合成 16
一、两个同方向同频率简谐振动的合成 16
二、两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成 17
三、多个同方向同频率简谐振动的合成 20
四、两个同方向不同频率简谐振动的合成拍 21
9-6 阻尼振动 受迫振动 共振 23
一、阻尼振动 23
二、受迫振动 26
三、共振 27
9-7 电磁振荡 29
一、振荡电路 无阻尼自由电磁振荡 29
二、无阻尼电磁振荡的振荡方程 30
三、无阻尼电磁振荡的能量 31
9-8 简述非线性系统 33
问题 36
习题 37
第十章 波动 44
10-1 机械波的几个概念 45
一、机械波的形成 45
二、横波与纵波 45
三、波长 波的周期和频率 波速 46
四、波线 波面 波前 48
10-2 平面简谐波的波函数 49
一、平面简谐波的波函数 49
二、波函数的物理含义 51
10-3 波的能量 能流密度 55
一、波动能量的传播 55
二、能流和能流密度 57
10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 58
一、惠更斯原理 58
二、波的衍射 59
三、波的干涉 60
10-5 驻波 64
一、驻波的产生 64
二、驻波方程 65
三、相位跃变 68
四、驻波的能量 68
五、振动的简正模式 69
10-6 多普勒效应 71
一、波源不动，观察者相对介质以速度v0运动 71
二、观察者不动，波源相对介质以速度v？运动 72
三、波源与观察者同时相对介质运动 73
10-7 平面电磁波 77
一、电磁波的产生与传播 77
二、平面电磁波的特性 80
三、电磁波的能量 81
四、电磁波谱 82
10-8 声波 超声波与次声波 84
一、声波 84
二、超声波 86
三、次声波 87
问题 87
习题 89
第十一章 光学 95
11-1 相干光 97
11-2 杨氏双缝干涉 劳埃德镜 99
一、杨氏双缝干涉 99
二、杨氏双缝干涉的光强分布 102
三、光程和光程差 103
四、缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性 105
五、劳埃德镜 106
11-3 薄膜干涉 108
一、薄膜干涉的光程差 108
二、等倾干涉 113
11-4 劈尖 牛顿环 迈克耳孙干涉仪 113
一、劈尖 113
二、牛顿环 117
三、迈克耳孙干涉仪 119
四、时间相干性 121
11-5 光的衍射 122
一、光的衍射现象 122
二、惠更斯－菲涅耳原理 124
三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 124
11-6 夫琅禾费单缝衍射 125
11-7 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 130
11-8 衍射光栅 133
一、光栅 134
二、光栅衍射条纹的形成 135
三、衍射光谱 138
四、X射线的衍射 140
11-9 光的偏振性 马吕斯定律 143
一、自然光 偏振光 143
二、偏振片 起偏与检偏 144
三、马吕斯定律 145
11-10 反射光和折射光的偏振 147
11-11 双折射 149
一、双折射的寻常光和非常光 149
二、惠更斯原理对双折射现象的解释 152
三、1/4波片和半波片 153
四、人为双折射现象 153
11-12 偏振光的干涉 155
一、椭圆偏振光和圆偏振光 155
二、偏振光的干涉 156
11-13 液晶 158
一、液晶的分类 158
二、液晶的电光效应与显示原理 159
三、液晶显示 160
11-14 几何光学 162
一、几何光学基本定律 162
二、光在平面上的反射和折射成像 164
三、光在球面上的反射和折射成像 165
四、薄透镜 168
五、显微镜、望远镜和照相机 171
问题 173
习题 177
第十二章 气体动理论 184
12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 185
一、气体的物态参量 185
二、平衡态 186
三、理想气体物态方程 186
四、热力学第零定律 188
12-2 物质的微观模型 统计规律性 188
一、分子的线度和分子力 188
二、分子热运动的无序性及统计规律性 189
12-3 理想气体的压强公式 191
一、理想气体的微观模型 191
二、理想气体的压强公式 192
12-4 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 194
12-5 能量均分定理 理想气体的内能 196
一、自由度 196
二、能量均分定理 199
三、理想气体的内能 199
12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律 200
一、测定气体分子速率分布的实验 201
二、麦克斯韦气体分子速率分布律 203
三、三种统计速率 204
四、关于气体逃逸地球大气层问题和对克劳修斯的质疑 206
12-7 玻耳兹曼能量分布律 等温气压公式 207
一、玻耳兹曼能量分布律 207
二、重力场中的等温气压公式 209
12-8 分子的平均碰撞频率和平均自由程 210
12-9 气体的迁移现象 212
一、黏性现象 212
二、热传导现象 213
三、扩散现象 214
四、三种迁移系数 215
12-10 实际气体的范德瓦耳斯方程 217
问题 219
习题 220
第十三章 热力学基础 224
13-1 准静态过程 功 热量 225
一、准静态过程 225
二、功 226
三、热量 226
13-2 热力学第一定律 内能 227
13-3 理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容 229
一、等体过程 摩尔定容热容 229
二、等压过程 摩尔定压热容 231
三、固体热容 234
四、比热容 235
13-4 理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程 236
一、等温过程 236
二、绝热过程 237
三、绝热线和等温线 239
四、多方过程 242
13-5 循环过程 卡诺循环 243
一、循环过程 243
二、热机和制冷机 244
三、卡诺循环 246
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 250
一、热力学第二定律的两种表述 250
二、可逆过程与不可逆过程 252
三、卡诺定理 253
四、能量品质 253
13-7 熵熵增加原理 254
一、熵 254
二、熵变的计算 257
三、熵增加原理 259
四、熵增加原理与热力学第二定律 259
13-8 热力学第二定律的统计意义 262
一、熵与无序度 262
二、无序度与微观状态数 263
三、熵与热力学概率 玻耳兹曼关系式 264
四、自组织现象 266
13-9 信息熵简介 267
一、信息和熵的关系 267
二、信息量 267
三、信息熵 268
问题 269
习题 270
第十四章 相对论 278
14-1 伽利略变换式 经典力学的绝对时空观 280
一、伽利略变换式 经典力学的相对性原理 280
二、经典力学的绝对时空观 282
14-2 迈克耳孙－莫雷实验否定绝对参考系的存在 282
14-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 285
一、狭义相对论的基本原理 285
二、洛伦兹变换式 286
三、洛伦兹速度变换式 287
14-4 狭义相对论的时空观 289
一、同时的相对性 289
二、长度的收缩 291
三、时间的延缓 293
四、关于时间延缓和长度收缩的实验证明 294
14-5 光的多普勒效应 295
14-6 相对论性动量和能量 298
一、动量与速度的关系 298
二、狭义相对论力学的基本方程 299
三、质量与能量的关系 300
四、质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 303
五、动量与能量的关系 305
14-7 等离子体与受控核聚变 307
一、等离子体及其基本性质 307
二、等离子体在磁场中的特性 308
三、受控核聚变的展望 309
14-8 广义相对论简介 310
一、广义相对论的等效原理 310
二、广义相对论时空特性的几个例子 312
问题 314
习题 316
第十五章 量子物理 319
15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 321
一、黑体 黑体辐射 321
二、斯特藩－玻耳兹曼定律 维恩位移定律 322
三、黑体辐射的瑞利－金斯公式 经典物理的困难 324
四、普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 327
15-2 光电效应 光的波粒二象性 332
一、光电效应实验的规律 332
二、光子爱因斯坦方程 333
三、光电效应在近代技术中的应用 336
四、光的波粒二象性 337
15-3 康普顿效应 338
15-4 氢原子的玻尔理论 343
一、近代氢原子观的回顾 343
二、氢原子的玻尔理论及其困难 348
15-5 弗兰克－赫兹实验 351
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 352
一、德布罗意假设 353
二、德布罗意波的实验证明 355
三、应用举例 358
四、德布罗意波的统计解释 359
15-7 不确定关系 359
15-8 量子力学简介 362
一、波函数 概率密度 363
二、薛定谔方程 365
三、一维势阱问题 367
四、对应原理 370
五、一维方势垒 隧道效应 372
15-9 氢原子的量子理论简介 373
一、氢原子的薛定谔方程 373
二、三个量子数 375
三、氢原子在基态时的径向波函数和电子的分布概率 377
15-10 多电子原子中的电子分布 379
一、电子自旋自旋磁量子数 379
二、多电子原子中的电子分布 381
15-11 激光 386
一、自发辐射 受激辐射 386
二、激光原理 387
三、激光器 389
四、激光的特性和应用 390
15-12 半导体 391
一、固体的能带 391
二、本征半导体和杂质半导体 393
三、pn结 395
四、光生伏打效应 397
15-13 超导电性 398
一、超导体的转变温度 398
二、超导体的主要特性 399
三、超导电性的BCS理论 400
四、超导的应用前景 401
五、简介约瑟夫森效应 402
15-14 扫描隧穿显微镜 402
一、STM的原理简介 403
二、STM的工作方式 404
三、STM的应用 404
四、STM的发展 405
15-15 纳米材料简介 407
一、纳米效应 407
二、纳米材料的制备 409
三、与碳纳米有关的两种新材料 409
问题 411
习题 413
第十六章 原子核与粒子物理简介 417
16-1 原子核的基本性质和规律 418
一、原子核的基本性质 418
二、原子核的变化及其规律 422
16-2 粒子的相互作用及粒子分类 426
一、相互作用 426
二、粒子分类 428
三、粒子的观察 430
16-3 守恒定律、对称性和标准模型 430
一、守恒量与对称性 430
二、标准模型 432
问题 432
习题 432
习题答案 434
索引 443
照片说明 454