第3篇 热学 3
第9章 气体动理论 3
9.1 状态参量 平衡态准静态过程 3
9.1.1 气体的状态参量 3
9.1.2 平衡态 5
9.1.3 准静态过程 6
9.2 理想气体的物态方程 6
9.3 麦克斯韦速率分布 9
9.3.1 麦克斯韦速率分布律 9
9.3.2 三个统计速率 11
9.3.3 麦克斯韦速率分布律的实验验证 13
9.4 玻耳兹曼分布 14
9.4.1 玻耳兹曼分布律 14
9.4.2 重力场中微粒按高度的分布 15
9.4.3 统计规律性与涨落 15
9.5 理想气体的压强 16
9.5.1 理想气体的微观模型 16
9.5.2 平衡状态气体的统计假设（又称分子混沌性假设） 16
9.5.3 理想气体压强公式及其统计意义 17
9.6 温度的微观本质 理想气体物态方程的推证 19
9.6.1 温度的微观解释 19
9.6.2 理想气体物态方程的推证 20
9.7 能量均分定理 理想气体的内能 21
9.7.1 自由度 21
9.7.2 能量均分定理 22
9.7.3 理想气体的内能 23
9.8 真实气体 24
9.8.1 真实气体的等温线 24
9.8.2 范德瓦耳斯方程 25
9.9 气体分子的平均自由程和平均碰撞频率 27
9.10 气体内的输运过程 30
9.10.1 黏性现象（内摩擦） 30
9.10.2 热传导 32
9.10.3 扩散现象 33
9.10.4 低压下的热传导 33
思考题9 34
习题9 35
第10章 热力学基础 38
10.1 热力学第一定律内能 功 热量 38
10.1.1 热力学第一定律 38
10.1.2 内能 39
10.1.3 功 40
10.1.4 热量和热容量 40
10.2 热力学第一定律的应用 42
10.2.1 等体过程 42
10.2.2 等压过程 43
10.2.3 等温过程 44
10.3 理想气体的绝热过程 46
10.3.1 理想气体的准静态绝热过程 47
10.3.2 非静态绝热过程 48
10.3.3 多方过程 49
10.4 循环过程和卡诺循环 53
10.4.1 循环过程 53
10.4.2 卡诺循环 54
10.5 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理 59
10.5.1 自然过程的方向性 59
10.5.2 热力学第二定律的两种表述 59
10.5.3 热力学第二定律两种表述的等效性 60
10.5.4 可逆和不可逆过程 61
10.5.5 卡诺定理 62
10.6 热力学第二定律的统计意义和熵的概念 63
10.6.1 热力学第二定律的统计意义 63
10.6.2 熵和玻耳兹曼熵公式及熵增加原理 64
10.6.3 熵的热力学表示及熵差计算 66
思考题10 68
习题10 70
第4篇 振动、波动和光学 77
第11章 振动学基础 77
11.1 简谐振动的描述 77
11.1.1 弹簧振子 77
11.1.2 简谐振动的表达式 77
11.1.3 简谐振动的速度和加速度 78
11.1.4 振动的相位 79
11.1.5 旋转矢量表示法 80
11.2 简谐振动的动力学特征 81
11.2.1 简谐振动的动力学定义 81
11.2.2 简谐振动的实例 84
11.2.3 简谐振动的能量 85
11.3 简谐振动的合成 88
11.3.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 88
11.3.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成 89
11.3.3 相互垂直的简谐振动的合成 91
11.4 阻尼振动 93
11.5 受迫振动 共振 94
11.6 电磁振荡 96
思考题11 97
习题11 99
第12章 波动学基础 103
12.1 机械波的产生和传播 103
12.1.1 机械波的形成 103
12.1.2 描述波动的物理量 105
12.2 平面简谐波的波函数 106
12.2.1 波函数的建立 106
12.2.2 波函数的物理意义 107
12.3 波动方程与波速 111
12.3.1 物体的弹性形变 111
12.3.2 波动方程 112
12.3.3 决定波速的因素 113
12.4 波的能量 114
12.4.1 平面简谐纵波传播时介质元的能量 114
12.4.2 波的能量密度和能流密度 115
12.4.3 波的吸收 116
12.4.4 球面波 117
12.5 惠更斯原理 118
12.5.1 惠更斯原理 118
12.5.2 惠更斯原理的应用 119
12.6 波的叠加原理 波的干涉 120
12.6.1 波的叠加原理 120
12.6.2 波的干涉 120
12.7 驻波 122
12.7.1 驻波的形成 122
12.7.2 驻波的波函数 124
12.7.3 半波损失 126
12.7.4 弦线振动的简正模式 126
12.8 多普勒效应 127
12.9 声波 129
12.9.1 声压 129
12.9.2 声强和声强级 129
12.10 电磁波 131
12.10.1 电磁波及其性质 131
12.10.2 电磁波的能量 132
12.10.3 电磁波的产生与传播 133
12.10.4 电磁波谱 135
思考题12 136
习题12 138
第13章 光学 141
13.1 几何光学的基本原理 141
13.1.1 几何光学的基本定律 141
13.1.2 全反射 143
13.1.3 费马原理 143
13.2 几何光学成像的基本概念和薄透镜成像规律 145
13.2.1 同心光束 物和像 145
13.2.2 光在平面上的反射 146
13.2.3 光在球面上的折射和反射 146
13.2.4 薄透镜 151
13.3 光学仪器 155
13.3.1 照相机 155
13.3.2 显微镜 156
13.3.3 望远镜 157
13.4 光的相干性 158
13.4.1 光源 158
13.4.2 光的干涉现象 160
13.4.3 光程 162
13.5 双缝干涉 163
13.5.1 杨氏双缝干涉 163
13.5.2 菲涅耳双镜 164
13.5.3 劳埃德镜 165
13.6 薄膜干涉 166
13.6.1 薄膜的等倾干涉 166
13.6.2 薄膜的等厚干涉 170
13.6.3 迈克耳孙干涉仪 173
13.6.4 多层薄膜系统 174
13.7 单缝衍射 176
13.7.1 惠更斯－菲涅耳原理 176
13.7.2 单缝衍射 178
13.8 光栅衍射 180
13.8.1 衍射光栅 180
13.8.2 光栅衍射的光强分布 181
13.9 光学仪器的分辨本领 184
13.10 X射线衍射 186
13.11 偏振光与自然光 187
13.11.1 偏振光 188
13.11.2 自然光 189
13.12 马吕斯定律 189
13.12.1 偏振片 189
13.12.2 马吕斯定律 190
13.13 反射和折射时光的偏振 192
13.14 双折射现象 193
13.14.1 双折射的寻常光和非常光 193
13.14.2 光轴和主平面 194
13.14.3 双折射现象的解释 195
13.14.4 偏振棱镜 196
13.15 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 198
13.15.1 椭圆偏振光和圆偏振光 198
13.15.2 波片 199
13.15.3 偏振光的检验 200
13.16 偏振光的干涉 人为双折射现象 旋光现象 201
13.16.1 偏振光的干涉 201
13.16.2 人为双折射现象 202
13.16.3 物质的旋光性 204
思考题13 204
习题13 207
第5篇 近代物理基础 215
第14章 量子物理 215
14.1 黑体辐射和普朗克量子假设 215
14.1.1 黑体辐射 216
14.1.2 普朗克量子假设和普朗克公式 218
14.2 光电效应和爱因斯坦光子理论 220
14.2.1 光电效应 220
14.2.2 爱因斯坦光子理论 221
14.2.3 光的波粒二象性 222
14.3 康普顿效应（康普顿散射） 223
14.4 氢原子光谱和玻尔理论 227
14.4.1 经典原子模型 227
14.4.2 氢原子光谱 228
14.4.3 玻尔氢原子理论 229
14.5 德布罗意假设与电子衍射实验 233
14.5.1 德布罗意假设 233
14.5.2 电子衍射实验 235
14.6 波函数的统计解释 237
14.6.1 关于粒子和波的分析 237
14.6.2 波函数的统计解释 238
14.6.3 态叠加原理 240
14.7 不确定关系 241
14.8 薛定谔方程 243
14.8.1 薛定谔方程的引入 243
14.8.2 定态薛定谔方程 244
14.9 一维定态 245
14.9.1 一维无限深方势阱 246
14.9.2 隧道效应 249
14.9.3 一维线性谐振子宇称 251
14.10 原子中的电子 原子的壳层结构 253
14.10.1 氢原子中电子的波函数及其概率分布 253
14.10.2 电子的自旋 施特恩－格拉赫实验 256
14.10.3 泡利原理 多电子原子的壳层结构 258
14.10.4 元素周期表 260
思考题14 262
习题14 263
第15章 原子核物理和粒子物理简介 266
15.1 原子核的基本性质 266
15.1.1 原子核的组成 266
15.1.2 核素图 267
15.1.3 原子核的大小和形状 267
15.1.4 核的自旋和磁矩 268
15.2 原子核的结合能 269
15.3 核力 270
15.3.1 核力的一般性质 270
15.3.2 核力的介子理论 271
15.4 原子核的放射性 272
15.4.1 放射性的一般现象 272
15.4.2 衰变规律 272
15.4.3 放射性强度与辐射剂量 273
15.5 核反应 274
15.5.1 核反应 274
15.5.2 Q方程 275
15.5.3 反应截面 276
15.5.4 核反应机制 277
15.6 原子核的裂变和聚变 277
15.6.1 重核裂变 277
15.6.2 裂变机制 278
15.6.3 裂变能的利用 278
15.6.4 轻核聚变 279
15.7 粒子物理的基本特点 282
15.8 粒子的分类 282
15.8.1 粒子的分类 282
15.8.2 共振态 283
15.9 守恒定律 287
15.9.1 轻子数和重子数 287
15.9.2 同位旋I和同位旋z分量Iz 287
15.9.3 奇异数 287
15.9.4 电荷共轭 288
15.9.5 宇称 288
15.10 夸克（层子）模型 289
15.11 相互作用及其统一性探索 291
15.11.1 相互作用 291
15.11.2 统一性探索 291
思考题15 295
习题15 295
第16章 分子与固体 297
16.1 化学键 297
16.1.1 离子键 298
16.1.2 共价键 299
16.1.3 金属键 301
16.1.4 分子间的作用力 301
16.2 晶体结构 302
16.2.1 晶格的周期性 303
16.2.2 晶体分类 304
16.3 能带理论 307
16.4 导体、绝缘体、半导体 308
16.4.1 导体、半导体和绝缘体的能带差异 308
16.4.2 半导体的导电机理 309
16.4.3 n型半导体、p型半导体 309
16.4.4 pn结 310
思考题16 311
第17章 天体物理与宇宙学 312
17.1 广义相对论印证 313
17.1.1 广义相对论的等效原理 313
17.1.2 光线引力偏折和弯曲时空 313
17.1.3 引力辐射 314
17.1.4 引力红移 315
17.2 白矮星 中子星黑洞 315
17.2.1 白矮星 316
17.2.2 中子星 316
17.2.3 黑洞 317
17.3 宇宙论 317
17.3.1 哈勃定律与膨胀宇宙 317
17.3.2 大爆炸宇宙学说 318
17.3.3 暴胀宇宙学问世 320
思考题17 321
部分习题参考答案 322
附录 329
附录1 书中物理量及单位的符号 329
附录2 名词索引 331
参考文献 343