第三篇 波 1
第9章 振动 1
9.1 简谐振动相位 1
9.1.1 简谐振动 1
9.1.2 几种典型的简谐振动 2
9.1.3 旋转矢量表示法相位 5
9.1.4 简谐振动的能量 7
9.2 简谐振动的合成 13
9.2.1 同方向简谐振动的合成 13
9.2.2 相互垂直的简谐振动的合成 17
9.3 阻尼振动受迫振动共振 21
9.3.1 阻尼振动 21
9.3.2 受迫振动与共振 24
9.3.3 受驱振荡电磁共振 26
本章要点 29
习题 31
第10章 波动 38
10.1 简谐波 38
10.1.1 波的基本概念 38
10.1.2 波函数 40
10.1.3 波动方程 42
10.2 机械波 45
10.2.1 机械波产生的条件及传播机制 45
10.2.2 物体的弹性形变 45
10.2.3 机械波在弹性介质中的波速 48
10.3 机械波的能量和强度 51
10.3.1 波的能量 51
10.3.2 能量密度 52
10.3.3 波的强度 53
10.3.4 波的吸收 54
10.3.5 声波 56
10.4 电磁波 59
10.4.1 电磁波的波动方程 59
10.4.2 电磁波的性质 61
10.4.3 电磁波的能量 62
10.4.4 电磁波的动量 64
10.4.5 电磁波的辐射与接收 65
10.4.6 电磁波谱 68
10.5 惠更斯原理及其应用 70
10.5.1 惠更斯原理 70
10.5.2 波的反射定律和折射定律 71
10.5.3 波的衍射 73
10.6 波的干涉驻波 73
10.6.1 波的叠加原理 73
10.6.2 波的干涉 74
10.6.3 驻波 76
10.6.4 半波损失 79
10.7 多普勒效应 80
10.7.1 机械波的多普勒效应 81
10.7.2 光的多普勒效应 83
10.7.3 光的多普勒效应与“宇宙大爆炸”形成说 85
10.8 非线性波孤子 86
10.8.1 非线性波 86
10.8.2 孤波 86
本章要点 88
习题 90
第11章 光的波动性 97
11.1 光的相干性 97
11.1.1 光的相干条件 97
11.1.2 获得相干光的方法 98
11.1.3 光程光程差 半波损失 99
11.1.4 两列相干光叠加后的光强分布 101
11.2 光的分波面干涉 102
11.2.1 杨氏双缝干涉 102
11.2.2 菲涅耳双镜实验 105
11.2.3 劳埃德镜实验 105
11.3 光的分振幅干涉 107
11.3.1 薄膜干涉 107
11.3.2 等厚干涉 108
11.3.3 等倾干涉 112
11.4 光的夫琅禾费衍射 118
11.4.1 惠更斯－菲涅耳原理 118
11.4.2 光的衍射现象及其分类 119
11.4.3 单缝夫琅禾费衍射 120
11.4.4 圆孔衍射 123
11.4.5 光学仪器的分辨率 124
11.5 光栅衍射 126
11.5.1 光栅结构 126
11.5.2 双缝衍射 126
11.5.3 光栅公式 127
11.5.4 光栅光谱 130
11.6 X射线的衍射 133
11.7 光的偏振 135
11.7.1 自然光和偏振光 136
11.7.2 马吕斯定律 139
11.7.3 布儒斯特定律 140
11.7.4 光的双折射 142
11.7.5 偏振光的干涉 145
11.8 偏振光的应用 146
11.8.1 光弹性效应 146
11.8.2 克尔效应 147
11.8.3 旋光现象 148
11.8.4 液晶和液晶显示器的物理原理 149
11.9 几何光学基础 151
11.9.1 几何光学的基本定律 151
11.9.2 费马原理 153
11.9.3 光在平面上的反射和折射成像 154
11.9.4 光在球面上的反射和折射 156
11.9.5 薄透镜 158
11.9.6 显微镜、望远镜和照相机 161
本章要点 163
习题 166
第12章 光的波粒二象性 175
12.1 黑体辐射定律与普朗克能量子假设 175
12.1.1 热辐射的几个基本概念 175
12.1.2 基尔霍夫定律 176
12.1.3 黑体辐射的实验定律 178
12.1.4 普朗克的能量子假设 180
12.2 光子理论与光的波粒二象性 184
12.2.1 光电效应的实验规律 184
12.2.2 光的波动说遇到的困难 186
12.2.3 爱因斯坦的光子理论 186
12.2.4 多光子光电效应和光电导效应 188
12.2.5 光的波粒二象性 189
12.3 康普顿效应 191
12.3.1 康普顿效应 191
12.3.2 康普顿效应的理论解释 193
本章要点 195
习题 196
第13章 辐射度学和光度学基础 199
13.1 辐射度学的基本物理量 199
13.1.1 辐射能 199
13.1.2 辐射通量 199
13.1.3 辐射出射度 200
13.1.4 辐射强度 200
13.1.5 辐射亮度 200
13.1.6 辐射照度 201
13.1.7 光谱辐射度量 202
13.2 光度学的基本物理量 202
13.2.1 光谱光视效能和光谱光视效率 202
13.2.2 光度学的基本物理量 204
13.3 照度定律 209
13.3.1 余弦定律 209
13.3.2 平方反比定律 209
本章要点 211
习题 212
第14章 量子力学基础 214
14.1 物质波 215
14.1.1 德布罗意的物质波假设 215
14.1.2 德布罗意波的实验证实 216
14.1.3 德布罗意的驻波思想 219
14.1.4 微观粒子波动性的统计解释 219
14.2 薛定谔方程 220
14.2.1 物质波的波函数 220
14.2.2 力学量的算符表示 222
14.2.3 薛定谔方程 224
14.3 定态薛定谔方程和驻波思想的应用 226
14.3.1 一维无限深势阱 227
14.3.2 一维势垒 隧道效应 231
14.3.3 一维线性谐振子 234
14.3.4 氢原子 237
14.3.5 电子的自旋 238
14.4 海森伯不确定关系 239
14.4.1 坐标和动量的不确定关系 240
14.4.2 能量和时间的不确定关系 241
14.4.3 其他形式的不确定关系 242
14.4.4 不确定关系与时空对称性 242
14.4.5 牛顿力学的适用度 242
14.5 原子和原子核结构 244
14.5.1 原子的壳层结构 244
14.5.2 原子核的基本性质和结构 246
14.6 核磁共振及其应用 252
14.6.1 核磁共振 252
14.6.2 核磁共振的应用 253
本章要点 255
习题 256
第四篇 粒 子 261
第15章 统计物理学基础 261
15.1 理想气体压强和温度的统计意义 262
15.1.1 系统的状态及其描述 262
15.1.2 理想气体分子模型和统计假设 263
15.1.3 理想气体压强的统计解释 264
15.1.4 温度的统计意义 266
15.2 能量均分定理 理想气体的内能 268
15.2.1 自由度 268
15.2.2 能量均分定理 268
15.2.3 理想气体的内能 270
15.3 粒子的经典统计分布 270
15.3.1 测定气体分子速率分布的实验 270
15.3.2 速率分布函数 271
15.3.3 麦克斯韦速率分布定律 272
15.3.4 三种特征速率 273
15.3.5 玻耳兹曼分布定律 275
15.3.6 大气密度和压强随高度变化的规律 277
15.4 气体分子的碰撞及其迁移现象 278
15.4.1 气体分子的碰撞 278
15.4.2 气体内的迁移现象 282
15.5 粒子的统计分布 285
15.5.1 经典粒子与量子粒子 285
15.5.2 费米－狄拉克统计 285
15.5.3 玻色－爱因斯坦统计 286
15.5.4 经典统计与量子统计的关系 286
15.6 激光 286
15.6.1 激光产生的基本原理 287
15.6.2 激光的特性 291
15.6.3 激光器 292
15.7 玻色－爱因斯坦凝聚和原子激射器 292
15.7.1 玻色－爱因斯坦凝聚 292
15.7.2 原子激射器 295
本章要点 297
习题 298
第16章 热力学基础 303
16.1 热力学第零定律 温度和温标 303
16.1.1 热力学第零定律 303
16.1.2 温标 304
16.2 热力学第一定律 305
16.2.1 准静态过程 305
16.2.2 功 内能 热量 306
16.2.3 热力学第一定律 309
16.3 热力学第一定律在理想气体准静态过程中的应用 311
16.3.1 气体的摩尔热容 311
16.3.2 等体过程 311
16.3.3 等压过程 312
16.3.4 等温过程 314
16.3.5 绝热过程 316
16.3.6 多方过程 318
16.4 循环过程 卡诺循环 319
16.4.1 循环过程 319
16.4.2 卡诺循环 323
16.5 热力学第二定律 327
16.5.1 热力学第二定律的表述 327
16.5.2 能量的退化与能源 329
16.5.3 热力学过程的不可逆性 329
16.5.4 卡诺定理 330
16.6 熵 热力学第三定律 332
16.6.1 熵的概念 332
16.6.2 熵增加原理 334
16.6.3 熵的统计解释 335
16.6.4 热力学第三定律 338
本章要点 340
习题 342
习题参考答案 348
附录 常用物理量数值表 356
参考文献 357