第3篇 电磁学 1
第13章 静电场 1
13.1 电磁学的起源 1
13.1.1 中国古代电学和磁学的成就 1
13.1.2 近代对电的认识的发展 7
13.2 库仑定律 14
13.2.1 平方反比关系的提出 14
13.2.2 卡文迪什的论证 15
13.2.3 库仑扭秤实验 15
13.2.4 叠加原理 17
13.3 电场电场强度 19
13.3.1 超距作用与近距作用之争 19
13.3.2 电场强度的定义 20
13.3.3 电场强度叠加原理 21
13.3.4 场强的计算 22
13.4.1 电场线 26
13.4 高斯定理 26
13.4.2 电通量 27
13.4.3 高斯定理 30
13.5 高斯定理的应用 32
13.5.1 利用高斯定理求静电场的分布 32
13.5.2 求解有导体存在时的电场和电荷分布 36
13.6 电势 40
13.6.1 静电场的环路定理 40
13.5.3 电场线性质的证明 40
13.6.2 电势差和电势 42
13.6.3 电势叠加原理 45
13.7 电场的能量 47
13.7.1 电容器 48
13.7.2 电容器的静电能 49
13.7.3 电场的能量 50
思考题 51
习题 53
14.1.1 电流强度电流密度 56
14.1 稳恒电流电动势 56
第14章 磁场 56
14.1.2 电流的连续方程稳恒条件 57
14.1.3 欧姆定律 58
14.1.4 电动势 59
14.2 磁场磁感应强度 61
14.2.1 电流磁效应的发现 61
14.2.2 磁场 66
14.2.3 磁感应强度 68
14.3 毕奥-萨伐尔定律 69
14.3.1 毕奥-萨伐尔定律的发现 69
14.3.2 运动电荷的磁场 70
14.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 71
14.4 磁通量磁场的“高斯定理” 76
14.4.1 磁感应线 76
14.4.2 磁通量 77
14.4.3 磁场的“高斯定理” 78
14.5.1 安培环路定理的表述和证明 79
14.5 安培环路定理 79
14.5.2 安培环路定理应用举例 81
14.6 磁场对运动电荷的作用 84
14.6.1 洛伦兹力 84
14.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 85
14.6.3 质谱仪 87
14.6.4 回旋加速器 89
14.6.5 非均匀磁场的磁约束 91
14.7.1 安培力 92
14.7 磁场对载流导线的作用 92
14.7.2 平行无限长直电流间的相互作用力 93
14.7.3 载流线圈在均匀磁场中所受的力矩 94
思考题 96
习题 97
第15章 电磁感应 102
15.1 电磁感应定律的建立 102
15.1.1 电磁感应现象的发现 102
15.1.2 法拉第的科学思想方法 108
15.1.3 亨利和楞次的贡献 115
15.1.4 法拉第电磁感应定律 117
15.2 动生电动势和感生电动势 119
15.2.1 动生电动势 120
15.2.2 感生电动势感生电场 122
15.3 互感与自感 125
15.3.1 互感 125
15.3.2 自感 127
15.4.1 自感磁能 129
15.4 磁场的能量 129
15.4.2 磁场的能量 131
思考题 132
习题 134
第16章 电磁场和电磁波 137
16.1 位移电流 137
16.2 麦克斯韦电磁场理论的建立 141
16.2.1 法拉第观念的数学表示 142
16.2.2 场的概念与电磁场方程组 144
16.2.3 麦克斯韦的科学思想方法 146
16.3.1 赫兹实验 150
16.3 电磁波 150
16.3.2 电磁波的性质 154
16.3.3 光的电磁理论 155
16.3.4 电磁波谱 156
思考题 159
习题 159
17.1 光学的起源 160
17.1.1 中国古代光学的成就 160
第17章 光的干涉 160
第4篇 光学 160
17.1.2 古希腊时期的光学知识 166
17.1.3 近代对光的本性认识的发展 167
17.2 相干光源光程 182
17.2.1 光源发光与相干光源 182
17.2.2 光程 184
17.3.1 杨氏双缝干涉实验 186
17.3 分波阵面的双光束干涉 186
17.3.2 其它分波阵面的干涉实验 189
17.4 分振幅的双光束干涉等厚条纹 191
17.4.1 劈形膜的等厚条纹 192
17.4.2 牛顿环 194
17.4.3 增透膜 196
17.4.4 迈克耳孙干涉仪 197
思考题 199
习题 200
18.1.1 光的衍射现象 204
第18章 光的衍射 204
18.1 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理 204
18.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 205
18.2 单缝的夫琅禾费衍射 206
18.3 光栅衍射 209
18.3.1 多缝的夫琅禾费衍射 209
18.3.2 光栅光谱 214
18.4.1 光学仪器的最小分辨角 216
18.4 光学仪器的分辨本领 216
18.4.2 显微镜的最小分辨距离 218
18.5 X射线的衍射 220
18.5.1 X射线的发现 220
18.5.2 X射线的衍射 221
18.6 全息照相 224
18.6.1 全息照片的拍摄 224
18.6.2 全息图象的观察 227
18.6.3 全息照相的特点 229
18.6.4 全息的应用 230
思考题 231
习题 232
第19章 光的偏振 235
19.1 光的偏振状态 235
19.1.1 自然光 235
19.1.2 偏振光 236
19.2.1 起偏和检偏 238
19.2 偏振光的产生 238
19.2.2 反射和折射时光的偏振 239
19.3 光在晶体中的传播双折射 241
19.3.1 双折射 241
19.3.2 单轴晶体中光的传播惠更斯作图法 243
19.3.3 偏振棱镜 245
19.4 波晶片椭圆偏振光和圆偏振光 246
19.4.1 波晶片 246
19.4.2 线偏振光通过各种波片后偏振状态的变化 248
思考题 250
习题 251
第5篇 原子物理学 254
第20章 量子假说与玻尔的氢原子理论 254
20.1 黑体辐射和普朗克的量子假说 254
20.1.1 热辐射的实验定律 254
20.1.2 黑体辐射的经典公式 257
20.1.3 普朗克的物理思想 259
20.1.4 普朗克的黑体辐射公式 261
20.1.5 普朗克的量子假说 264
20.1.6 普朗克对新生量子的态度 269
20.1.7 启示与教益 271
20.2 光电效应与爱因斯坦的光子假说 273
20.2.1 光电效应的发现 273
20.2.2 光电效应的实验规律 274
20.2.3 光的波动说遇到的困难 276
20.2.4 爱因斯坦的光量子假说 277
20.2.5 光的波粒二象性 279
20.3 康普顿散射 281
20.3.1 实验规律 282
20.3.2 量子解释 283
20.4 原子模型 288
20.4.1 汤姆孙的原子模型 288
20.4.2 卢瑟福的原子模型 289
20.5 氢光谱的实验规律 291
20.6.1 接受卢瑟福原子模型 295
20.6 玻尔氢原子理论的建立 295
20.6.2 分立定态概念的形成 296
20.6.3 玻尔的基本假设 299
20.6.4 氢原子的能级和光谱 300
20.6.5 玻尔理论的成功和缺陷 306
思考题 310
习题 312
第21章 量子力学的基本概念与基本原理 314
21.1 德布罗意的物质波假说 314
21.1.1 物质波思想的起源 315
21.1.2 物质波概念的提出 319
21.1.3 物质波思想的影响及实验验证 323
21.2 概率波 327
21.2.1 波粒二重性佯谬 327
21.2.2 玻恩的统计解释 329
21.2.3 电子双缝干涉实验 330
21.3.1 不确定关系的提出 334
21.3 不确定关系 334
21.3.2 不确定关系的物理解释 339
21.3.3 应用举例 341
21.4 关于量子力学完备性的争论 343
21.4.1 量子力学的概率解释之争 343
21.4.2 波包收缩 345
21.4.3 爱因斯坦的光子盒 347
21.4.4 EPR论证 349
21.5 薛定谔方程的提出 352
21.5.1 物理思想背景 353
21.5.2 波函数 358
21.5.3 定态薛定谔方程 359
21.5.4 薛定谔的科学思想及其理论的影响 361
21.6 薛定谔方程应用举例 363
21.6.1 势阱中的粒子 363
21.6.2 势垒和隧道效应 365
21.6.3 谐振子 367
21.6.4 氢原子 369
21.7 电子的自旋 374
21.8 原子的壳层结构 379
21.8.1 泡利不相容原理 379
21.8.2 能量最小原理 380
21.9 激光 381
21.9.1 激光诞生的历程 382
21.9.2 自发辐射、受激辐射和受激吸收 386
21.9.3 粒子数布居反转 389
21.9.4 光学谐振腔 392
21.9.5 激光的特性及其应用 395
思考题 396
习题 397
第22章 原子核 400
22.1 原子核的组成 400
22.1.1 早期的设想 400
22.1.2 中子的发现 402
22.1.3 原子核的组成 403
22.2.1 核质量 404
22.2 原子核的结合能 404
22.2.2 结合能 406
22.3 核力 409
22.3.1 核力的性质 409
22.3.2 核力的介子理论 411
22.4 放射性衰变的规律 415
22.4.1 指数衰变律 415
22.4.2 半衰期 416
22.4.3 平均寿命 417
22.4.4 放射性活度 417
22.5α衰变 418
22.5.1 α衰变的表示式 418
22.5.2 α衰变的条件 419
22.5.3 α衰变能与核能级图 420
22.5.4 α衰变的机制 422
22.6 β衰变 424
22.6.1 面临的难题 424
22.6.2 中微子假设及其证实 426
22.6.3 β衰变的表示式和衰变能 428
22.7 γ衰变 429
22.8 核反应 430
22.8.1 核反应的能量 430
22.8.2 反应截面 432
22.9 重核裂变和核能 433
22.9.1 核裂变的发现 433
22.9.2 核裂变的过程及条件 435
22.9.3 核裂变能量的利用 439
22.10 轻核聚变和核能 443
22.10.1 轻核聚变的过程和条件 443
22.10.2 热核聚变的几种约束形式 444
思考题 447
习题 448
第23章 基本粒子 451
23.1 基本力和基本粒子 451
23.1.1 四种相互作用力 451
23.1.2 基本粒子的分类 453
23.2 强子的夸克模型 457
23.2.1 夸克模型的确立 457
23.2.2 c夸克的发现 459
23.2.3 b夸克和t夸克的发现 461
23.3 夸克间的相互作用 464
23.3.1 夸克的“颜色” 464
23.3.2 色是强作用的根源 466
23.4.1 空间反演不变性和宇称守恒 467
23.4 弱作用中的对称性破缺 467
23.4.2 弱作用中宇称不守恒的发现 472
23.4.3 C，T变换下的对称性破缺 475
23.4.4 不对称性的来源 477
思考题 481
习题 482
习题答案 483
参考书目 491
附表 493