第4篇 电磁学 3
第9章 真空中的静电场 3
9.1 电荷及其相互作用 3
9.1.1 电荷是量子化的 3
9.1.2 电荷守恒定律 4
9.1.3 库仑定律 4
9.1.4 静电力叠加原理 6
9.2 电场与电场强度 7
9.2.1 电场 7
9.2.2 电场强度 7
9.2.3 电场叠加原理 8
9.2.4 电场强度的计算 9
9.3 电场线与电场强度通量 17
9.3.1 电场线 17
9.3.2 电场强度通量 18
9.4 静电场的高斯定理与安培环路定理 21
9.4.1 静电场的高斯定理 21
9.4.2 应用高斯定理求电场强度 23
9.4.3 静电场的安培环路定理 28
9.5 电势与电势差 30
9.5.1 电势能 30
9.5.2 电势 32
9.5.3 电势差 32
9.5.4 电势的计算 33
9.6 电场强度与电势的关系 36
9.6.1 等势面 36
9.6.2 电场强度与电势的微分关系 38
9.7 电场对电荷的作用 41
9.7.1 带电粒子在电场中受力及其运动 41
9.7.2 电偶极子在均匀电场中所受的力矩 42
习题 43
第10章 静电场中的导体和电介质 48
10.1 静电场中的导体 48
10.1.1 导体的静电平衡条件 48
10.1.2 导体处于静电平衡时的性质 49
10.1.3 静电屏蔽 51
10.1.4 有导体存在时静电场的电场强度和电势的计算 52
10.2 电容与电容器 56
10.2.1 孤立导体的电容 56
10.2.2 电容器及其电容 56
10.2.3 电容器的连接方式 59
10.3 静电场中的电介质 60
10.3.1 电介质对电场的影响 60
10.3.2 电介质的极化 61
10.3.3 充满均匀电介质的电场 63
10.4 有电介质时的高斯定理与安培环路定理 64
10.4.1 有电介质时的高斯定理 64
10.4.2 有电介质时的安培环路定理 66
10.5 电场的能量 67
10.5.1 电容器储存的能量 67
10.5.2 电场的能量 67
习题 69
第11章 恒定磁场 73
11.1 恒定电流与恒定电场 73
11.1.1 电流和电流密度 73
11.1.2 电流的连续性方程 75
11.1.3 恒定电流和恒定电场 75
11.1.4 欧姆定律的微分形式 77
11.1.5 电动势 77
11.2 磁场与磁感应强度 79
11.2.1 磁场 79
11.2.2 磁感应强度 79
11.3 毕奥-萨伐尔定律及应用 80
11.3.1 毕奥-萨伐尔定律 80
11.3.2 磁场叠加原理 81
11.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用 82
11.3.4 运动电荷的磁场 87
11.4 磁感应线与磁通量 89
11.4.1 磁感应线 89
11.4.2 磁通量 90
11.5 磁场的高斯定理与安培环路定理 90
11.5.1 磁场的高斯定理 91
11.5.2 磁场的安培环路定理 91
11.5.3 应用安培环路定理求磁感应强度 93
11.6 磁场对电流的作用 98
11.6.1 安培定律 98
11.6.2 两平行无限长载流直导线间的相互作用力 100
11.6.3 磁场对载流线圈的作用 101
11.6.4 磁场力做功 103
11.7 磁场对运动电荷的作用 105
11.7.1 洛伦兹力 105
11.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 106
11.7.3 霍尔效应 108
11.8 磁场中的磁介质 109
11.8.1 磁介质及其磁化 109
11.8.2 有磁介质时的高斯定理 111
11.8.3 有磁介质时的安培环路定理 112
11.8.4 铁磁质 114
习题 116
第12章 变化的磁场和电场 124
12.1 电磁感应的基本定律 124
12.1.1 法拉第电磁感应定律 124
12.1.2 楞次定律 127
12.2 动生电动势 128
12.2.1 动生电动势的非静电力 128
12.2.2 动生电动势的计算 129
12.3 感生电场假设 132
12.3.1 感生电动势的非静电力 132
12.3.2 感生电场的高斯定理与安培环路定理 132
12.3.3 感生电动势的计算 134
12.3.4 涡电流 137
12.3.5 导体在变化磁场里运动时的感应电动势 137
12.4 自感与互感 139
12.4.1 自感 139
12.4.2 互感 141
12.5 磁场的能量 144
12.5.1 自感储存的能量 144
12.5.2 磁场的能量 144
12.6 位移电流假设 146
12.6.1 位移电流 146
12.6.2 感生磁场的高斯定理与安培环路定理 148
12.7 麦克斯韦方程组 150
12.7.1 电场的性质 150
12.7.2 磁场的性质 151
12.7.3 麦克斯韦方程组积分形式 152
12.8 电磁波 153
12.8.1 电磁波的产生和传播 153
12.8.2 电磁波的性质 155
12.8.3 电磁波的能量 156
12.8.4 电磁波谱 157
习题 158
第5篇 近代物理学 165
第13章 狭义相对论 165
13.1 经典力学的伽利略变换与时空观 165
13.1.1 经典力学的伽利略变换 165
13.1.2 经典力学的时空观 166
13.1.3 经典力学的相对性原理 167
13.2 狭义相对论的基本原理 169
13.3 洛伦兹变换 170
13.3.1 洛伦兹坐标变换 170
13.3.2 洛伦兹速度变换 172
13.4 狭义相对论的时空观 174
13.4.1 长度缩短 174
13.4.2 时间延缓 176
13.4.3 同时的相对性 177
13.4.4 同时性与因果律 177
13.5 狭义相对论动力学基础 178
13.5.1 质量和速度的关系 178
13.5.2 动力学基本方程 179
13.5.3 质量和能量的关系 180
13.5.4 能量和动量的关系 182
习题 182
第14章 早期量子论 185
14.1 黑体辐射与普朗克量子假设 185
14.1.1 热辐射及其描述 185
14.1.2 黑体辐射规律 186
14.1.3 普朗克量子假设 187
14.2 光电效应与爱因斯坦光子假设 190
14.2.1 光电效应的实验规律 190
14.2.2 爱因斯坦光子假设 192
14.3 康普顿效应 194
14.3.1 康普顿效应 194
14.3.2 光的波粒二象性 198
14.4 氢原子光谱与玻尔理论 200
14.4.1 氢原子光谱规律 200
14.4.2 原子的核式结构模型 201
14.4.3 玻尔的氢原子理论 202
14.4.4 玻尔理论的成就与局限性 206
习题 206
第15章 量子力学初步 209
15.1 微观粒子的波粒二象性 209
15.1.1 德布罗意假设 209
15.1.2 德布罗意假设的实验验证 210
15.2 不确定关系 213
15.3 波函数及其统计解释 216
15.3.1 波函数 216
15.3.2 波函数的统计解释 217
15.4 态叠加原理 218
15.5 算符与平均值 220
15.5.1 力学量算符 220
15.5.2 本征值方程 221
15.5.3 平均值 221
15.6 薛定谔方程 222
15.6.1 薛定谔方程 222
15.6.2 定态薛定谔方程 223
15.7 薛定谔方程的应用 223
15.7.1 一维无限深方形势阱 223
15.7.2 隧道效应 227
15.7.3 一维线性简谐振子 229
15.7.4 氢原子 230
15.8 电子的自旋 233
15.8.1 施特恩-格拉赫实验 233
15.8.2 电子自旋假设 233
15.8.3 四个量子数 234
15.9 全同性原理 235
15.10 原子的壳层结构与元素周期表 236
15.10.1 泡利不相容原理 237
15.10.2 能量最小原理 238
习题 240
第16章 现代科学与高新技术物理基础专题 243
16.1 原子核物理 243
16.1.1 原子核的基本性质 243
16.1.2 原子核的结合能 246
16.1.3 原子核的衰变规律 248
16.1.4 原子核能的应用 254
16.2 粒子物理 257
16.2.1 粒子的分类 257
16.2.2 粒子的相互作用 260
16.2.3 粒子的一些特性和规律 261
16.2.4 强子的夸克模型 262
16.3 激光 264
16.3.1 自发辐射和受激辐射 264
16.3.2 激光器 265
16.3.3 激光产生的原理 266
16.3.4 氦-氖激光器 269
16.3.5 激光的特性和应用 270
16.4 固体的能带结构 271
16.4.1 电子共有化 271
16.4.2 能带的形成 272
16.4.3 导体、半导体和绝缘体 272
16.4.4 半导体的导电机制 273
16.4.5 半导体的特性及其应用 275
16.5 纳米技术 278
16.5.1 纳米技术的基本概念 278
16.5.2 扫描隧穿显微镜与纳米技术 278
16.5.3 纳米材料的奇异特性及应用 280
16.6 超导电性 282
16.6.1 超导体的发现与发展 282
16.6.2 超导体的基本性质 283
16.6.3 超导电性理论简介 285
16.6.4 超导的应用前景 285
习题 286
习题参考答案 288
参考文献 295
附录A 历年诺贝尔物理学奖获得者 296
附录B 常用基本物理常量 307
附录C 本书中常用物理量的符号和单位 308