第3篇 热学 1
第9章 热力学基础 2
9.1 状态参量 平衡态 准静态过程 2
9.1.1 气体的状态参量 2
9.1.2 平衡态 4
9.1.3 准静态过程 5
9.2 理想气体的状态方程 6
9.3 热力学第一定律 内能 功 热量 9
9.3.1 热力学第一定律 9
9.3.2 内能 9
9.3.3 功 10
9.3.4 热量和热容量 11
9.4 热力学第一定律的应用 13
9.4.1 等体过程 14
9.4.2 等压过程 15
9.4.3 等温过程 16
9.5 理想气体的绝热过程 18
9.5.1 理想气体的准静态绝热过程 19
9.5.2 非静态绝热过程 21
9.5.3 多方过程 22
9.6 循环过程和卡诺循环 27
9.6.1 循环过程 27
9.6.2 卡诺循环 28
9.7 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理 35
9.7.1 自然过程的方向性 35
9.7.2 热力学第二定律的两种表述 35
9.7.3 热力学第二定律两种表述的等效性 36
9.7.4 可逆和不可逆过程 37
9.7.5 卡诺定理 38
阅读材料（9） 电冰箱 空调 39
思考题9 41
习题9 42
第10章 气体动理论 46
10.1 麦克斯韦速率分布 46
10.1.1 麦克斯韦速率分布律 47
10.1.2 三个统计速率 49
10.1.3 麦克斯韦速率分布律的实验验证 52
10.2 玻耳兹曼分布 53
10.2.1 玻耳兹曼分布律 53
10.2.2 重力场中微粒按高度的分布 54
10.2.3 统计规律性与涨落现象 55
10.3 理想气体的压强 55
10.3.1 理想气体的微观模型 55
10.3.2 平衡状态气体的统计假设（又称分子混沌性假设） 56
10.3.3 理想气体压强公式及其统计意义 57
10.4 温度的微观本质 理想气体状态方程的推证 58
10.4.1 温度的微观解释 58
10.4.2 理想气体状态方程的推证 59
10.5 能量均分定理 理想气体的内能 61
10.5.1 自由度 61
10.5.2 能量均分定理 62
10.5.3 理想气体的内能 63
10.5.4 理想气体的摩尔热容 64
10.6 真实气体 66
10.6.1 真实气体的等温线 66
10.6.2 范德瓦耳斯方程 67
10.7 气体分子的平均自由程和碰撞频率 70
10.8 气体内的输运过程 73
10.8.1 黏滞现象（内摩擦） 73
10.8.2 热传导 75
10.8.3 扩散现象 77
10.8.4 低压下的热传导 78
10.9 热力学第二定律的统计意义和熵的概念 78
10.9.1 热力学第二定律的统计意义 78
10.9.2 熵和熵增加原理 80
10.9.3 熵的热力学表示 82
阅读材料（10） 熵和信息、生命及其他 86
思考题10 90
习题10 91
第4篇 振动、波动和波动光学 94
第11章 振动学基础 95
11.1 简谐运动的描述 95
11.1.1 弹簧振子 95
11.1.2 简谐运动的表达式 96
11.1.3 简谐运动的速度和加速度 96
11.1.4 振动的相位 97
11.1.5 旋转矢量表示法 98
11.2 简谐运动的动力学特征 101
11.2.1 简谐运动的动力学定义 101
11.2.2 简谐运动的实例 104
11.2.3 简谐运动的能量 105
11.3 简谐运动的合成 109
11.3.1 两个同方向同频率简谐运动的合成 109
11.3.2 两个同方向不同频率简谐运动的合成 111
11.3.3 相互垂直的简谐运动的合成 113
11.4 阻尼振动 116
11.5 受迫振动 共振 118
11.6 电磁振荡 120
阅读材料（11） 非线性振动简介 121
思考题11 127
习题11 128
第12章 波动学基础 132
12.1 机械波的产生和传播 132
12.1.1 机械波的形成 132
12.1.2 描述波动的物理量 134
1 2.2 平面简谐波的波函数 135
12.2.1 波函数的建立 135
12.2.2 波函数的物理意义 137
12.3 波动方程与波速 142
12.3.1 物体的弹性形变 142
12.3.2 波动方程 143
12.3.3 决定波速的因素 145
12.4 波的能量 146
12.4.1 平面简谐纵波传播时介质元的能量 146
12.4.2 波的能量密度和能流密度 147
12.4.3 波的吸收 149
12.4.4 球面波 150
12.5 惠更斯原理 151
12.5.1 惠更斯原理 151
12.5.2 惠更斯原理的应用 152
12.6 波的叠加原理 波的干涉 154
12.6.1 波的叠加原理 154
12.6.2 波的干涉 154
12.7 驻波 157
12.7.1 驻波的形成 157
12.7.2 驻波的波函数 159
12.7.3 半波损失 160
12.7.4 弦线振动的简正模式 161
12.8 多普勒效应 162
12.9 声波 165
12.9.1 声压 165
12.9.2 声强和声强级 165
12.10 电磁波 167
12.10.1 电磁波及其性质 167
12.10.2 电磁波的能量 169
12.10.3 电磁波的产生与传播 170
12.10.4 电磁波谱 172
阅读材料（12） 超声波应用简介 174
思考题12 176
习题12 178
第13章 光学 181
13.1 几何光学的基本原理 181
13.1.1 几何光学的基本定律 181
13.1.2 全反射 183
13.1.3 费马原理 184
13.2 几何光学成像的基本概念和薄透镜成像规律 186
13.2.1 同心光束 物和像 186
13.2.2 光在平面上的反射 187
13.2.3 光在球面上的折射和反射 188
13.2.4 薄透镜 194
13.3 光学仪器 199
13.3.1 照相机 199
13.3.2 显微镜 200
13.3.3 望远镜 202
13.4 光的相干性 203
13.4.1 光源 203
13.4.2 光的干涉现象 205
13.5 双缝干涉 207
13.5.1 杨氏双缝干涉 207
13.5.2 菲涅耳双镜 209
13.5.3 劳埃德镜 209
13.6 薄膜干涉 211
13.6.1 薄膜的等倾干涉 211
13.6.2 薄膜的等厚干涉 215
13.6.3 迈克耳逊干涉仪 219
13.6.4 多层薄膜系统 221
13.7 单缝衍射 223
13.7.1 惠更斯-菲涅耳原理 223
13.7.2 单缝衍射 225
13.8 光栅衍射 229
13.8.1 衍射光栅 229
13.8.2 光栅衍射的光强分布 230
13.9 光学仪器的分辨本领 234
13.10 X射线衍射 236
13.11 偏振光与自然光 238
13.11.1 偏振光 239
13.11.2 自然光 240
13.12 马吕斯定律 241
13.12.1 偏振片 241
13.12.2 马吕斯定律 242
13.13 反射和折射时光的偏振 244
13.14 双折射现象 246
13.14.1 双折射的寻常光和非常光 246
13.14.2 光轴和主平面 247
13.14.3 双折射现象的解释 248
13.14.4 偏振棱镜 250
13.15 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 253
13.15.1 椭圆偏振光和圆偏振光 253
13.15.2 波片 254
13.15.3 偏振光的检验 256
13.16 偏振光的干涉 人为双折射现象 旋光现象 256
13.16.1 偏振光的干涉 256
13.16.2 人为双折射现象 258
13.16.3 物质的旋光性 260
阅读材料（13） 全息照相 260
思考题13 262
习题13 265
第5篇 近代物理基础 270
第14章 量子物理 271
14.1 黑体辐射和普朗克量子假设 271
14.1.1 黑体辐射 272
14.1.2 普朗克量子假设和普朗克公式 274
14.2 光电效应和爱因斯坦光子理论 277
14.2.1 光电效应 277
14.2.2 爱因斯坦光子理论 279
14.2.3 光的波粒二象性 280
14.3 康普顿效应（康普顿散射） 281
14.4 氢原子光谱和玻尔理论 285
14.4.1 经典原子模型 286
14.4.2 氢原子光谱 287
14.4.3 玻尔氢原子理论 288
14.5 德布罗意假设与电子衍射实验 292
14.5.1 德布罗意假设 292
14.5.2 电子衍射实验 295
14.6 波函数的统计解释 298
14.6.1 关于粒子和波的分析 298
14.6.2 波函数的统计解释 299
14.6.3 态叠加原理 302
14.7 不确定关系 303
14.8 薛定谔方程 305
14.8.1 薛定谔方程的引入 305
14.8.2 定态，不含时间的薛定谔方程 307
14.9 一维定态 308
14.9.1 一维无限深方势阱 308
14.9.2 隧道效应 311
14.9.3 一维线性谐振子 宇称 314
14.10 原子中的电子 原子的壳层结构 317
14.10.1 氢原子中电子的波函数及其概率分布 317
14.10.2 电子的自旋 施特恩-盖拉赫实验 320
14.10.3 泡利原理 多电子原子的壳层结构 322
14.10.4 元素周期表 325
阅读材料（14） 激光及其原理 327
思考题14 331
习题14 332
第15章 原子核物理和粒子物理简介 335
15.1 原子核的基本性质 335
15.1.1 原子核的组成 335
15.1.2 核素图 336
15.1.3 原子核的大小和形状 337
15.1.4 核的自旋和磁距 338
15.2 原子核的结合能 339
15.3 核力 340
15.3.1 核力的一般性质 340
15.3.2 核力的介子理论 341
15.4 原子核的放射性 342
15.4.1 放射性的一般现象 342
15.4.2 衰变规律 343
15.4.3 放射性强度与辐射剂量 344
15.5 核反应 346
15.5.1 核反应 346
15.5.2 Q方程 347
15.5.3 反应截面 348
15.5.4 核反应机制 349
15.6 原子核的裂变和聚变 350
15.6.1 重核裂变 350
15.6.2 裂变机制 350
15.6.3 裂变能的利用 350
15.6.4 轻核聚变 351
15.7 粒子物理的基本特点 355
15.8 粒子的分类 356
15.8.1 粒子的分类 356
15.8.2 共振态 356
15.9 守恒定律 360
15.9.1 轻子数和重子数 360
15.9.2 同位旋I和同位旋z分量Iz 360
15.9.3 奇异数 361
15.9.4 电荷共轭 362
15.9.5 宇称 362
15.10 夸克（层子）模型 363
15.11 相互作用及其统一性探索 365
15.11.1 相互作用 365
15.11.2 统一性探索 365
思考题15 368
习题15 368
第16章 分子与固体 370
16.1 化学键 370
16.1.1 离子键 371
16.1.2 共价键 371
16.1.3 金属键 372
16.1.4 分子间的作用力 372
16.2 晶体结构 374
16.2.1 晶格的周期性 374
16.2.2 晶体分类 375
16.3 能带理论 378
16.4 导体 绝缘体 半导体 380
16.4.1 导体、半导体和绝缘体的能带差异 380
16.4.2 半导体的导电机理 380
16.4.3 n型半导体、p型半导体 381
16.4.4 p-n结 382
思考题16 383
第17章 天体物理与宇宙学 384
17.1 广义相对论印证 384
17.1.1 广义相对论的等效原理 385
17.1.2 光线引力偏折和弯曲时空 385
17.1.3 引力辐射 386
17.1.4 引力红移 387
17.2 白矮星 中子量黑洞 387
17.2.1 白矮星 387
17.2.2 中子量 388
17.2.3 黑洞 389
17.3 宇宙论 389
17.3.1 哈勃定律与膨胀宇宙 389
17.3.2 大爆炸宇宙学说 391
17.3.3暴胀宇宙学问世 393
思考题17 394
习题参考答案 395
习题9 395
习题10 395
习题11 396
习题12 397
习题13 398
习题14 399
习题15 400
附录 402
附录1 书中物理量的符号及单位 402
附录2 名词索引 405
参考文献 414