第四篇 分子物理学和热力学 2
第13章 气体动理论 2
13.1平衡状态 理想气体状态方程 2
13.1.1状态参量 2
13.1.2平衡态 平衡过程 3
13.1.3理想气体状态方程 4
13.2气体分子运动论的压强公式 5
13.2.1理想气体的微观模型 5
13.2.2平衡态的统计假设 5
13.2.3理想气体的压强公式 6
13.3气体分子的平均平动动能与温度关系 8
13.3.1温度公式 8
13.3.2气体分子的方均根速率 9
13.4能量按自由度均分原理 理想气体内能 10
13.4.1自由度 10
13.4.2气体分子的自由度 11
13.4.3能量均分原理 11
13.4.4理想气体内能 13
13.5麦克斯韦分子速率分布律 15
13.5.1分子的速率分布 15
13.5.2气体分子速率的三种统计平均值 17
13.6平均自由程 气体内的迁移现象 19
13.6.1分子的平均碰撞频率 19
13.6.2分子的平均自由程 20
13.6.3气体内的迁移现象及其基本定律 21
13.7真空的获得和低压的测定 24
13.7.1真空的特点 24
13.7.2真空的获得 25
13.7.3真空（低压）的测量 29
习题 32
第14章 热力学的物理基础 34
14.1热力学第一定律 34
14.1.1热力学过程 34
14.1.2功、热量、内能 35
14.1.3热力学第一定律 37
14.2热力学第一定律对于理想气体的等值过程的应用 38
14.2.1等容过程 38
14.2.2等温过程 38
14.2.3等压过程 39
14.3气体的摩尔热容量 41
14.3.1热容量的概念 41
14.3.2气体的定容摩尔热容量Cv 41
14.3.3气体的定压摩尔热容量Vp 42
14.3.4比热容比γ 42
14.4绝热过程 45
14.4.1绝热过程方程的推导 46
14.4.2绝热线与等温线的讨论 47
14.5循环过程 卡诺循环 48
14.5.1循环过程 48
14.5.2循环效率 49
14.5.3卡诺循环 51
14.5.4卡诺机的效率 52
14.5.5制冷机的应用 54
14.6热力学第二定律 57
14.6.1热力学第二定律 57
14.6.2可逆过程和不可逆过程 59
14.6.3卡诺定理 60
14.6.4热力学第二定律的统计意义 60
习题 61
第15章 真实气体 64
15.1真实气体的等温线 64
15.2范德瓦耳斯方程 66
15.3焦耳-汤姆孙实验 真实气体的内能 69
15.4低温的获得 71
15.4.1液化气体获得低温 71
15.4.2绝热退磁降温 72
15.4.3稀释制冷 72
15.4.4激光冷却中性原子 72
15.5相变与热处理技术 73
15.5.1相变 73
15.5.2热处理技术 74
第五篇 波动光学 77
第16章 光的干涉 77
16.1光源 光的单色性和相干性 77
16.2双缝干涉 79
16.3光程和光程差 82
16.4薄膜干涉 85
16.5劈尖干涉 牛顿环 91
16.6迈克耳孙干涉仪及应用 96
习题 98
第17章 光的衍射 99
17.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 99
17.2单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 101
17.3光栅衍射 106
17.4光学仪器的分辨率 111
17.5伦琴射线衍射 布拉格方程 114
习题 116
第18章 光的偏振 118
18.1自然光和偏振光 118
18.2偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 120
18.3反射和折射光的偏振 124
18.4光的双折射现象 126
18.5偏振光的干涉 人为双折射现象 131
18.6旋光现象 133
习题 134
第六篇 近代物理基础 137
第19章 相对论基础 137
19.1伽利略变换与经典力学时空观 137
19.1.1伽利略变换 137
19.1.2经典力学时空观 140
19.2狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换 142
19.2.1狭义相对论提出的历史背景 142
19.2.2狭义相对论的基本假设 144
19.2.3洛伦兹坐标变换式 145
19.2.4洛伦兹速度变换式 147
19.3狭义相对论的时空观 148
19.3.1长度收缩 148
19.3.2时间膨胀 149
19.3.3同时的相对性 150
19.4狭义相对论动力学 154
19.4.1质量和动量 154
19.4.2动力学基本方程 155
19.4.3能量 155
19.4.4能量与动量的关系 157
19.4.5光子的能量、质量和动量 157
19.5广义相对论简介 160
19.5.1孪生子佯谬 160
19.5.2广义相对论的基本原理和时空弯曲 160
19.5.3广义相对论的可观测效应 161
习题 162
第20章 波粒二象性 166
20.1黑体辐射与普朗克量子化假说 166
20.1.1热辐射 166
20.1.2黑体辐射的实验规律 166
20.1.3黑体热辐射的实验规律 167
20.1.4普朗克的能量子假设 168
20.2光电效应 170
20.2.1光电效应的实验规律 170
20.2.2经典理论的解释及其困难 173
20.2.3光子假设及光的波粒二象性 173
20.2.4光子假说对光电效应的解释 174
20.2.5爱因斯坦的光电效应方程 174
20.3康普顿效应 175
20.3.1康普顿效应的实验规律 176
20.3.2康普顿效应的量子解释 176
20.3.3康普顿散射公式 177
20.4微观粒子的波粒二象性 178
20.4.1微观粒子的波粒二象性 178
20.4.2德布罗意方程 179
20.4.3自由粒子的德布罗意波长 179
20.4.4戴维孙-革末实验 180
20.5不确定关系 181
20.5.1电子单缝衍射实验 182
20.5.2不确定关系 183
习题 186
第21章 原子的量子理论初步 188
21.1玻尔的原子量子理论 188
21.1.1氢原子光谱的实验规律 188
21.1.2原子的有核模型 190
21.1.3玻尔的氢原子量子论 191
21.1.4氢原子结构的计算 192
21.2薛定谔方程 198
21.2.1波函数及其统计解释 198
21.2.2一般的薛定谔波动方程 200
21.2.3定态薛定谔波动方程 200
21.3一维势场中的粒子运动 202
21.3.1一维无限深势阱中的粒子运动 202
21.3.2势垒贯穿 205
21.4量子力学中的原子问题 206
21.4.1氢原子薛定谔方程的解 207
21.4.2多电子原子的描述 209
21.5激光 210
21.5.1氦-氖激光器 210
21.5.2原子的跃迁 211
21.5.3激光的获得 213
21.6固体的能带结构和半导体的基本概念 214
21.6.1半导体的基本概念 215
21.6.2固体能带的基本概念 215
21.6.3本征半导体和杂质半导体 216
21.7原子核与基本粒子 218
21.7.1放射性 218
21.7.2原子核 220
21.7.3基本粒子 222
21.7.4核磁共振 225
习题 226
习题参考答案 234
附录 235
附录A物理量单位制 235
一、单位制 235
二、国际单位制简介 235
三、力学和电学中曾经出现过的单位制 242
附录B常用字母和数学符号 242
附录C单位换算 243
附录D基本物理常数 246
附录E一些固体的密度 247
附录F某些声波与某些物体振动的频率 248
附录G某些物质的特征值 249