专题一：原子能及其和平利用 何柞庥 1
1.1 原子的碎裂和原子核的发现 1
1.2 原子核的电荷、质量的测定和原子核的质子、中子模型 2
1.3 原子能和原子核的结合能 3
1.4 原子能的可能的释放模式 4
1.5 核裂变和原子能 5
1.6 核聚变和原子能 6
1.7 一种新的释放原子能的方式——高能质子的碎裂反应+热中子堆 6
1.8 原子能和能源问题 7
1.9 原子能和中国的能源问题 8
专题二：半导体 夏建白 9
2.1 半导体技术和半导体物理的发展 9
2.1.1 半导体技术的重大发展及应用 9
2.1.2 半导体物理的发展 10
2.1.3 我国半导体科学技术的发展 11
2.2 半导体的基本概念 12
2.2.1 能带 12
2.2.2 杂质态 12
2.2.3 输运性质 13
2.2.4 光学性质 14
2.2.5 量子阱和超晶格 14
2.3 半导体器件原理 15
2.3.1 p-n结 15
2.3.2 半导体晶体管 16
2.3.3 MOS晶体管 17
2.3.4 激光器 17
2.4.1 半导体工艺的特殊性 18
2.3.5 光电探测器和太阳电池 18
2.4 半导体工艺 18
2.4.2 材料生长 19
2.4.3 平面工艺 21
2.4.4 集成电路设计 22
2.5 半导体科学技术展望 22
2.5.1 信息革命 22
2.5.2 更高的集成度 23
2.5.3 集成光学和集成光电子学 24
2.5.4 超晶格、量子线和量子点器件 25
2.5.5 分子电子学 26
3.1 激光器简史 28
3.1.1 相干电磁波谱的扩展 28
专题三：激光技术 邓锡铭 雷仕湛 28
3.1.2 汤斯和肖洛的光激射器理论 29
3.1.3 梅曼制成世界上第一台激光器 29
3.1.4 我国的第一台激光器 30
3.1.5 激光器之名的由来 31
3.2 激光器的基本原理 32
3.2.1 自发辐射与受激辐射 32
3.2.2 负温度 32
3.2.3 激光的增益 33
3.2.4 激光器的结构 33
3.2.5 激光器的振荡条件 35
3.2.6 模和激光振荡模 35
3.2.7 调Q和Q开关 37
3.2.8 锁模 38
3.2.9 激光器件 40
3.3 激光技术应用 41
3.3.1 激光的特性 41
3.3.2 激光精密计量 42
3.3.3 激光信息处理 44
3.3.4 强激光的应用 45
3.3.5 激光医学 47
3.3.6 激光生物应用 48
3.3.7 激光武器 48
3.3.8 科学实验应用 48
3.4 激光技术的发展 49
3.4.1 建立激光产业 49
3.4.3 发展新型激光器 50
3.4.2 发展短波长和长波长激光技术 50
专题四：超导电性 赵忠贤 李阳 52
4.1 引言 52
4.2 超导体的基本性质 53
4.2.1 从低温的获得到超导电性的发现 53
4.2.2 超导体的基本物理性质 56
4.3 传统超导体的唯象模型 59
4.3.1 二流体模型 59
4.3.2 伦敦方程 60
4.3.3 金兹堡-朗道理论 62
4.4 传统超导体的微观机制 63
4.5 超导隧道效应 67
4.5.1 正常电子隧道效应 68
4.6 两类超导体的基本特征 70
4.5.2 约瑟夫森隧道电流效应 70
4.7 高温超导体 74
4.8 超导材料的应用 77
4.8.1 超导应用的巨大潜力 77
4.8.2 超导材料的强电方面应用 78
4.8.3 超导材料的弱电方面应用 79
4.8.4 高温超导体的应用 79
4.9 结束语 80
专题五：声学 汪德昭 应崇福 李启虎 张家騄 81
5.1 一门古老而又年轻的科学 81
5.1.1 声学的研究对象 81
5.1.2 声学发展简史 81
5.1.4 近代声学在国民经济、国防及人类日常生活中的作用 83
5.1.3 我国古代的声学研究 83
5.2 声学的基本概念与理论 85
5.2.1 声波与振动 85
5.2.2 波动方程 86
5.2.3 声波的传输 87
5.3 听觉、语言和音乐 89
5.3.1 听觉 89
5.3.2 语言 90
5.3.3 音乐 91
5.3.4 音质与噪声控制 92
5.4 超声及其应用 93
5.4.1 超声的性质和特点 93
5.4.2 超声在医学诊断、无损检测和工业检测中的应用 94
5.5.1 水声学中的基本概念 95
5.5 声与海洋 95
5.4.4 超声电子学器件和系统 95
5.4.3 超声在加工处理和医学治疗中的应用 95
5.5.2 射线理论与简正波理论 97
5.5.3 声呐 声呐方程 97
5.5.4 海洋开发中的水声学 99
5.6 声信号的数字处理 100
5.6.1 信号处理的基本概念 100
5.6.2 声信号的数字处理 101
5.6.3 声学与现代数字信号处理技术 103
专题六：空间物理学 都亨 105
6.1 空间物理学概述 105
6.1.1 空间物理学简史 105
6.1.2 空间物理学的特点 105
6.1.3 空间物理学的研究对象和分支学科 106
6.2 地球的中高层大气 107
6.2.1 大气的分层结构 107
6.2.2 静态大气 108
6.2.3 太阳电磁辐射与大气的相互作用 109
6.2.4 电离层的形成及其对电波传播的影响 111
6.2.5 极光 113
6.3 地外空间 115
6.3.1 地球磁场 115
6.3.2 带电粒子在磁场中的运动 118
6.3.3 太阳的粒子辐射 123
6.3.4 磁层 126
6.4.4 理论研究 131
6.4.3 卫星探测 131
6.4.1 地面观测 131
6.4.2 火箭观测 131
6.4 空间物理学的研究方法 131
6.5 空间物理学研究的意义 132
6.5.1 高层大气密度对航天器轨道的影响 132
6.5.2 原子氧对航天器表面的剥蚀效应 133
6.5.3 高能带电粒子的辐射剂量效应 133
6.5.4 单粒子事件 133
6.5.5 等离子体对航天器的充电效应 133
6.5.6 地球磁场对航天器姿态的影响 134
专题七：混沌现象 郝柏林 135
7.1 什么是非线性 136
7.2 强迫摆的混沌运动 138
7.3 简单而行为丰富的一维虫口模型 140
7.4 通向混沌的道路 143
7.5 混沌的定义和刻划 145
7.6 混沌的应用 148
7.7 没有“混沌学”——浅谈混沌的哲学意义 149
专题八：非线性非平衡系统的自组织 杜婵英 漆安慎 151
8.1 从无序到有序 151
8.1.1 贝纳德效应 151
8.1.2 别洛乌索夫-扎包廷斯基反应 151
8.1.3 激光 153
8.1.4 糖酵解及其它 154
8.1.5 什么是自组织 154
8.2 液晶的电流体不稳定件——分岔图与对称破缺 154
8.2.1 液晶的简单介绍 154
8.2.2 丝状液晶在电场下的威廉姆斯畴 155
8.2.3 对称破缺 156
8.3 混沌(Chaos)——貌似无序的序 157
8.3.1 由激光实验初识混沌 157
8.3.2 决定论描述的系统对初值依赖的两种情况 157
8.3.3 看来“混乱一片”，实为“章法井然” 158
8.4 自组织中混沌的典型例子 161
8.5 熵产生和负熵流 166
8.5.1 开系处于非平衡态 166
8.5.2 熵产生与负熵流 167
8.5.3 远平衡与近平衡 168
8.6 环境的涨落与自组织 169
9.1 天文学与天文世界 171
9.1.1 天文对象 171
专题九：现代科学中的天文世界 王绶琯 邹振隆 171
9.1.2 天文学科 172
9.1.3 天文方法 172
9.1.4 距离、“视限”与“阶梯” 173
9.1.5 几条先验原则 175
9.2 天文学历史上三次飞跃的启示 176
9.2.1 行星层次——连结开普勒定律的飞跃 176
9.2.2 恒星层次——连结赫罗图的飞跃 176
9.2.3 星系层次——连结哈勃定律的飞跃 179
9.3 天文大统一模型及其面临的挑战 180
9.4 天文世界的探索者与第二类开发 184
专题十：对称与近代物理 杨振宁 186
10.1 早期阶段 186
10.2 十九世纪：群和晶体学 191
10.3 二十世纪：扩大了对称的作用 192
10.4 二十世纪：规范对称 195
10.5 二十一世纪：对称的新方面? 198
近代科学进入中国的回顾与前瞻 杨振宁 200
一、公元一四○○至一六○○年——中国落后于西方 200
二、公元一六八七年——近代科学在欧洲诞生 202
三、公元一六○○至一九○○年——中国抗拒引入西方思想 203
四、公元一八四○至一九○○年——引入现代科学举步维艰 206
五、公元一九○○至一九五○年——急速引进现代科学 206
六、公元一九五○至二○○○年——中国开始加入国际科技竞赛 207
七、二十一世纪 208
夏建白 210
雷仕湛 210
邓锡铭 210
何祚庥 210
作者简介 210
赵忠贤 211
汪德昭 211
应崇福 211
李启虎 212
张家騄 212
都亨 212
郝柏林 212
杜婵英 213
漆安慎 213
王绶琯 213
邹振隆 214
杨振宁 214