第3篇 热学 3
第9章 气体动理论 3
9.1平衡状态 理想气体状态方程 3
9.1.1宏观描述与微观描述 3
9.1.2理想气体状态方程 5
9.2理想气体的压强公式与温度公式 6
9.2.1理想气体分子模型与压强公式 6
9.2.2气体分子的平均平动动能与温度的关系 10
9.3能量按自由度均分定理 理想气体的内能 11
9.3.1自由度 11
9.3.2气体分子的自由度 12
9.3.3能量均分定理 12
9.3.4理想气体的内能 14
9.4麦克斯韦速率分布律 15
9.4.1麦克斯韦分子速率分布定律 15
9.4.2气体分子速率的三种统计平均值 17
9.5分子数按能量分布的统计规律 18
9.5.1玻耳兹曼能量分布律 19
9.5.2重力场中微粒按高度的分布 20
9.6分子碰撞和平均自由程 21
9.6.1分子的平均碰撞频率 21
9.6.2分子的平均自由程 22
本章要点 23
习题9 23
第10章 热力学基础 26
10.1体积功 热量 内能 26
10.1.1体积功 26
10.1.2热量 27
10.1.3内能 27
10.2热力学第一定律及其应用 28
10.2.1热力学第一定律 28
10.2.2热力学第一定律的过程应用 29
10.3循环过程与循环效率 33
10.3.1循环过程 33
10.3.2正循环、热机效率 33
10.3.3逆循环、制冷系数 35
10.4卡诺循环与卡诺定理 37
10.4.1卡诺循环 37
10.4.2卡诺定理 38
10.5热力学第二定律 39
10.5.1自发过程的方向性 39
10.5.2热力学第二定律的两种表述 40
10.5.3热力学第二定律的统计意义 40
10.6熵与熵增原理 42
10.6.1玻耳兹曼公式 42
10.6.2熵增原理 42
10.6.3克劳修斯熵公式 43
阅读材料7热力学第三定律 43
本章要点 46
习题10 47
第4篇 振动与波 53
第11章 机械振动 53
11.1简谐振动的基本概念和规律 53
11.1.1简谐振动的动力学方程及其解——运动方程 53
11.1.2描述简谐振动的特征量 55
11.2旋转矢量 58
11.3简谐振动的能量 59
11.4阻尼振动 受迫振动和共振 60
11.4.1阻尼振动 60
11.4.2受迫振动 61
11.5简谐振动的合成 63
11.5.1同方向、同频率简谐振动的合成 63
11.5.2同方向、不同频率简谐振动的合成拍 64
11.5.3相互垂直的同频率简谐振动的合成 65
阅读材料8 非线性振动简介 66
本章要点 67
习题11 69
第12章 机械波 71
12.1机械波的产生及其特征量 71
12.1.1机械波形成的条件 71
12.1.2描述波动的特征量 72
12.1.3波动的几何描述 73
12.2平面简谐波 74
12.3波的能量和能流 77
12.3.1波的能量 77
12.3.2波的能流 79
12.3.3波的振幅 79
12.4波的传播 80
12.4.1惠更斯原理 80
12.4.2波的反射与折射 80
12.4.3波的衍射 81
12.5波的叠加 驻波 82
12.5.1波的叠加原理 82
12.5.2波的干涉 82
12.5.3驻波 84
12.5.4半波损失 86
12.6多普勒效应 86
阅读材料9 声波 声强级 88
本章要点 90
习题12 91
第5篇 波动光学 95
第13章 波动光学 95
13.1光的干涉 95
13.1.1光波、光的相干性 95
13.1.2双缝干涉 97
13.1.3光程和光程差 99
13.1.4薄膜干涉 101
13.1.5迈克耳孙干涉仪 106
13.2光的衍射 107
13.2.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 107
13.2.2夫琅禾费单缝衍射 108
13.2.3光学仪器的分辨本领 112
13.2.4衍射光栅 113
13.2.5 X射线衍射 115
13.3光的偏振 116
13.3.1自然光 偏振光 116
13.3.2偏振片 起偏和检偏 116
13.3.3马吕斯定律 118
13.3.4反射和折射时光的偏振 118
13.3.5双折射 120
13.3.6偏振理论在各方面的应用 122
阅读材料10 3D电影 123
本章要点 123
习题13 126
第6篇 量子物基础 133
第14章 早期的量子论 133
14.1热辐射 普朗克能量子假说 133
14.1.1热辐射 133
14.1.2基尔霍夫定律 134
14.1.3黑体 黑体辐射实验规律 134
14.1.4经典物理的困境 普朗克能量子假说 135
14.2光电效应 光的波粒二象性 137
14.2.1光电效应的实验规律 137
14.2.2光的波动说遇到的困难 138
14.2.3爱因斯坦方程 139
14.2.4光的波粒二象性 140
14.3玻尔氢原子理论 141
14.3.1氢原子光谱的规律性 141
14.3.2玻尔的氢原子理论简介 142
14.4夫兰克-赫兹实验 146
14.5康普顿散射 148
14.6德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 151
14.6.1德布罗意假设 151
14.6.2电子衍射实验 152
14.7不确定关系 154
本章要点 156
习题14 158
第15章 量子力学基础 161
15.1波函数 微观粒子的状态描述 161
15.1.1物质波的本质 161
15.1.2波函数的标准条件和归一化条件 162
15.1.3自由粒子的一维波函数 162
15.1.4薛定谔方程 163
15.2定态薛定谔方程 165
15.2.1定态 定态薛定谔方程 165
15.2.2一维无限深势阱中的粒子 166
15.2.3势垒中的粒子 169
15.3氢原子 电子自旋 四个量子数 171
15.3.1氢原子中电子的运动 171
15.3.2电子的自旋 第四个量子数 175
15.4原子的壳层结构 177
15.4.1泡利不相容原理 177
15.4.2能量最小原理 178
本章要点 182
习题15 184
第7篇 专题选读 187
专题Ⅰ激光技术 187
Ⅰ.1激光器概述 187
Ⅰ.2激光器的工作原理 189
Ⅰ.3激光器的应用领域 193
专题Ⅱ 光纤 光纤通信 197
专题Ⅲ 半导体 203
Ⅲ.1 半导体概述 203
Ⅲ.2 半导体的基本概念 205
Ⅲ.3半导体技术的未来 211
专题Ⅳ 超导电性 213
Ⅳ.1超导的发现及其电磁特性 213
Ⅳ.2超导体的微观理论 217
Ⅳ.3超导的应用 221
专题Ⅴ新材料技术 224
Ⅴ.1纳米材料技术 225
Ⅴ.2液晶 229
附录 232
附录A 量纲 232
附录B 国际单位制（SI）的基本单位和辅助单位 233
附录C 希腊字母 233
附录D 物理量的名称、符号和单位（SI） 234
附录E 基本物理常数表（2006年国际推荐值） 237
附录F 常用数学公式 237
习题答案 240
参考文献 244