第1章 狭义相对论力学基础 1
1.1 狭义相对论的基本原理 2
1.1.1 力学相对性原理、绝对时空观和伽利略变换 3
1.1.2 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理 5
1.2 相对论时空效应 8
1.2.1 空间和时间的测量 8
1.2.2 时间延缓 11
1.2.3 长度收缩 15
1.2.4 同时性的相对性 18
1.3 洛伦兹变换 23
1.3.1 洛伦兹变换的推导 23
1.3.2 利用洛伦兹变换验证相对论时空效应 29
1.3.3 闵可夫斯基空间 40
1.4 相对论速度变换 46
1.5 相对论动力学基础 49
1.5.1 相对论动量和质量 49
1.5.2 质能关系 51
1.5.3 相对论能量和动量的关系 54
1.6 广义相对论简介 56
1.6.1 广义相对论基本原理 56
1.6.2 广义相对论的几大实验验证 59
本章提要 62
思考题 63
习题 64
第2章 微观粒子的波粒二象性 67
2.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 68
2.1.1 黑体辐射 68
2.1.2 普朗克能量子假设 72
2.2 光电效应 爱因斯坦光量子理论 75
2.2.1 光电效应 75
2.2.2 爱因斯坦光量子理论 77
2.2.3 光的波粒二象性 82
2.3 康普顿效应 84
2.3.1 康普顿效应 84
2.3.2 康普顿效应的光量子理论解释 86
2.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 90
2.4.1 氢原子光谱 90
2.4.2 玻尔的氢原子理论 92
2.5 粒子的波动性 玻恩的统计解释 97
2.5.1 德布罗意波 97
2.5.2 德布罗意波的实验验证 98
2.5.3 玻恩的统计解释 102
2.5.4 自由粒子的波函数 109
2.6 不确定关系 110
本章提要 116
思考题 119
习题 119
第3章 薛定谔方程及其应用 122
3.1 薛定谔方程 123
3.1.1 自由粒子薛定谔方程 123
3.1.2 一般情况下的薛定谔方程 124
3.1.3 定态薛定谔方程 126
3.2 一维方势阱中的粒子 128
3.2.1 一维无限深方势阱中的粒子 128
3.2.2 一维有限深方势阱中的粒子 133
3.2.3 一维方势垒 势垒贯穿 134
3.3 简谐振子 136
3.4 原子中的电子 138
3.4.1 氢原子 138
3.4.2 施特恩-格拉赫实验和电子自旋 144
3.5 四个量子数和原子的壳层结构 148
3.5.1 四个量子数 148
3.5.2 泡利不相容原理与能量最低原理 149
3.5.3 原子的壳层结构 149
3.6 激光 152
3.6.1 激光的产生 152
3.6.2 激光的特性 155
3.6.3 激光的应用：激光冷却 155
本章提要 156
思考题 159
习题 159
第4章 固体中的电子 161
4.1 金属中的自由电子 161
4.1.1 自由电子气模型 162
4.1.2 自由电子气的费米能量 163
4.1.3 态密度 费米-狄拉克分布 167
4.2 固体能带理论 170
4.2.1 固体的能带 171
4.2.2 价带、导带和禁带 174
4.2.3 导体、绝缘体和半导体 175
4.3 半导体导电 178
4.3.1 半导体分类 178
4.3.2 pn结 181
4.3.3 半导体器件 182
本章提要 187
思考题 188
习题 188
第5章 原子核物理 190
5.1 原子核的基本性质 190
5.1.1 原子核的组成 190
5.1.2 原子核的形状与大小 192
5.1.3 原子核的自旋与磁矩 193
5.2 原子核的结合能和核力 195
5.2.1 原子核的结合能 195
5.2.2 核力 197
5.3 原子核的放射性衰变 199
5.3.1 放射性 199
5.3.2 放射性衰变规律 200
5.3.3 α衰变 202
5.3.4 β衰变 203
5.3.5 γ衰变 205
5.3.6 放射性的应用 205
5.4 核反应 207
5.4.1 人工核反应 207
5.4.2 核裂变 208
5.4.3 核聚变 212
本章提要 215
思考题 217
习题 217
附录 219