第3篇 振动和波动 波动光学 2
第9章 振动 2
9.1 简谐振动 3
9.1.1 简谐振动的方程、速度和加速度 3
9.1.2 描述简谐振动的特征量 4
9.1.3 旋转矢量法 7
9.1.4 简谐振动的实例 10
9.1.5 简谐振动的能量 13
9.2 简谐振动的合成 14
9.2.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 14
9.2.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成 16
9.2.3 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 19
9.3.1 阻尼振动 19
9.3.2 受迫振动 共振 20
9.4 振动的分解 22
9.5 非线性振动简介 22
拓展阅读 24
思考题 24
习题 25
第10章 波动 28
10.1 机械波的产生和传播 29
10.1.1 机械波的形成 29
10.1.2 描述波动的物理量 30
10.2 平面简谐波的波函数 33
10.2.1 平面简谐波的波函数 33
10.2.2 波函数的物理意义 34
10.2.3 平面波波动方程 38
10.3 波的能量 38
10.3.1 波的能量和能量密度 38
10.3.2 波的能流和能流密度 40
10.3.3 球面波 波的吸收 41
10.3.4 声波 42
10.4 波的衍射 干涉 44
10.4.1 惠更斯原理 波的衍射 44
10.4.2 波的干涉 45
10.5 驻波 49
10.5.1 驻波的形成 49
10.5.2 驻波方程 50
10.5.3 半波损失 52
10.5.4 弦线振动的简正模式 54
10.6 多普勒效应 54
10.7 冲击波 57
拓展阅读 58
思考题 58
习题 59
第11章 光学 62
11.1 光的相干性 63
11.1.1 光源 63
11.1.2 光的相干性 63
11.1.3 光程 光程差 64
11.2 分波面干涉 65
11.2.1 杨氏双缝干涉 65
11.2.2 菲涅耳双面镜 劳埃德镜 67
11.3 分振幅干涉 69
11.3.1 薄膜干涉 69
11.3.2 薄膜的等厚干涉 71
11.3.3 薄膜的等倾干涉 74
11.3.4 迈克耳孙干涉仪 76
11.3.5 相干长度 77
11.4 光的衍射 78
11.4.1 光的衍射现象及其分类 78
11.4.2 惠更斯－菲涅耳原理 79
11.4.3 单缝衍射 79
11.4.4 圆孔夫琅禾费衍射 83
11.4.5 光学仪器的分辨本能 83
11.5 光栅 85
11.5.1 光栅衍射现象 86
11.5.2 光栅衍射规律 86
11.5.3 光栅光谱 89
11.6 X射线衍射 90
11.7 光的偏振 91
11.7.1 自然光 偏振光 91
11.7.2 偏振片的起偏与检偏 92
11.7.3 马吕斯定律 93
11.7.4 反射和折射光的偏振 94
11.7.5 晶体的双折射 95
11.8 偏振光的干涉 人为双折射 旋光现象 96
11.8.1 偏振光的干涉 96
11.8.2 人为双折射 98
11.8.3 旋光现象 98
11.9 现代光学简介 99
11.9.1 全息技术 99
11.9.2 非线性光学简介 101
11.9.3 光纤技术 104
拓展阅读 106
思考题 106
习题 108
第4篇 热物理学 112
第12章 气体动理论 112
12.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 113
12.1.1 平衡态 113
12.1.2 温度 114
12.1.3 理想气体状态方程 114
12.1.4 统计规律的基本概念 115
12.2 理想气体的压强 116
12.2.1 理想气体的微观模型 平衡状态气体的统计假设 117
12.2.2 理想气体压强公式及其统计意义 117
12.3 温度的微观本质 119
12.3.1 温度的微观解释 119
12.3.2 方均根速率 120
12.4 能量均分定理 理想气体的内能 121
12.4.1 分子的自由度 121
12.4.2 能量均分定理 122
12.4.3 理想气体的内能 123
12.5 麦克斯韦速率分布 124
12.5.1 麦克斯韦速率分布律 124
12.5.2 3个统计速率 125
12.6 玻耳兹曼分布 129
12.7 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 131
12.8 范德瓦尔斯方程 133
12.9 气体内的输运过程 135
12.9.1 内摩擦现象（黏滞现象） 136
12.9.2 热传导现象 136
12.9.3 扩散现象 137
拓展阅读 138
思考题 138
习题 139
第13章 热力学基础 141
13.1 准静态过程 142
13.1.1 准静态过程 142
13.1.2 内能、功和热量 142
13.1.3 准静态过程的功和热量 143
13.2 热力学第一定律 144
13.2.1 热力学第一定律 144
13.2.2 热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 145
13.3 循环过程和卡诺循环 152
13.3.1 循环过程 152
13.3.2 卡诺循环 153
13.4 热力学第二定律 156
13.4.1 热力学第二定律 156
13.4.2 热力学第二定律两种表述的等效性 158
13.4.3 可逆与不可逆过程 158
13.4.4 卡诺定理 160
13.5 热力学第二定律的统计意义 熵 162
13.5.1 热力学第二定律的统计意义 162
13.5.2 熵 熵增原理 164
13.5.3 熵的热力学表示 165
13.5.4 熵与能量退化 开放系统熵变 170
13.5.5 信息熵 172
拓展阅读 175
思考题 175
习题 176
第5篇 量子论 179
第14章 量子力学基础 179
14.1 黑体辐射和普朗克量子假设 180
14.1.1 黑体辐射 180
14.1.2 普朗克量子假设和普朗克公式 182
14.2 光的量子性 185
14.2.1 光电效应 185
14.2.2 康普顿效应 189
14.3 玻尔的氢原子理论 191
14.3.1 氢原子光谱 191
14.3.2 经典原子模型的困难 192
14.3.3 玻尔氢原子理论 192
14.4 实物粒子的波粒二象性 195
14.4.1 德布罗意波 195
14.4.2 德布罗意波的实验证明 196
14.4.3 德布罗意波的应用 197
14.4.4 德布罗意波的统计解释 198
14.5 不确定关系 198
14.6 薛定谔方程 202
14.6.1 波函数 概率密度 202
14.6.2 薛定谔方程 204
14.6.3 一维无限深方势阱 206
14.6.4 一维方势垒 隧道效应 207
14.6.5 一维线性谐振子 宇称 209
14.7 算符与平均值 210
14.7.1 算符的本征值和本征函数 210
14.7.2 力学量的算符表示 211
14.7.3 态叠加原理 213
14.7.4 力学量测量结果概率 平均值 214
14.7.5 算符的对易和不确定关系 215
14.8 氢原子的量子理论 217
14.8.1 氢原子的薛定谔方程 217
14.8.2 Lz及L2的本征值及本征函数 218
14.8.3 径向波函数的求解 220
14.8.4 3个量子数 221
14.8.5 氢原子的波函数 222
14.8.6 电子云 224
14.9 多电子原子中的电子分布 226
14.9.1 电子自旋 自旋量子数 226
14.9.2 多电子原子中的电子分布 227
14.10 激光原理 231
14.10.1 激光的特性 231
14.10.2 原子的激发、辐射与吸收 232
14.10.3 粒子数反转分布 233
14.10.4 光学谐振腔 235
14.10.5 激光器 236
14.11 半导体 237
14.11.1 固体的能带 237
14.11.2 导体、绝缘体及半导体的能带结构 238
14.11.3 本征半导体和杂质半导体 238
14.11.4 pn结 240
14.11.5 光伏效应与太阳能电池 240
14.12 超导 241
14.12.1 超导的基本现象和性质 241
14.12.2 两类超导体 243
14.12.3 超导现象的微观机理 243
14.12.4 超导的应用前景 245
拓展阅读 246
思考题 246
习题 247
第15章 原子核物理和粒子物理简介 250
15.1 原子核的基本性质 251
15.1.1 原子核的组成 251
15.1.2 原子核的大小 251
15.1.3 核力 252
15.1.4 核的自旋与磁矩 252
15.2 原子核的结合能 裂变和聚变 253
15.2.1 原子核的结合能 253
15.2.2 重核的裂变 255
15.2.3 轻核的聚变 255
15.3 原子核的放射性衰变 256
15.3.1 放射性衰变 257
15.3.2 放射性衰变规律 258
15.3.3 放射性强度 259
15.4 正负电子对的产生和湮灭 260
15.5 粒子物理简介 261
15.5.1 粒子的基本特征 261
15.5.2 粒子的相互作用及其统一模型 262
15.5.3 粒子的分类 263
15.5.4 夸克模型 264
拓展阅读 266
思考题 266
习题 267