第11章 气体动理论 1
11.1温度和理想气体的物态方程 1
11.1.1热力学系统 平衡态 状态参量 1
11.1.2温度 热力学第零定律 温标 3
11.1.3气体的三条实验定律 4
11.1.4理想气体物态方程 5
11.1.5实际气体的物态方程 6
11.2理想气体压强 温度的微观意义 8
11.2.1理想气体的微观模型 8
11.2.2理想气体的压强 9
11.2.3温度的微观意义 11
11.3能量均分定理 理想气体的内能 12
11.3.1自由度 12
11.3.2能量均分定理 14
11.3.3理想气体的内能 15
11.4麦克斯韦速率分布律 17
11.4.1速率分布函数 17
11.4.2麦克斯韦速率分布律 18
11.4.3三种统计速率 19
11.5气体的输运现象 分子的碰撞 23
11.5.1分子的平均碰撞频率 23
11.5.2平均自由程 24
11.5.3黏性现象 25
11.5.4热传导现象 26
11.5.5扩散现象 27
思考题 29
习题 30
知识窗口5等离子体物理 32
第12章 热力学基础 36
12.1热力学第一定律 36
12.1.1准静态过程 36
12.1.2功 热量 内能 37
12.1.3热力学第一定律 39
12.1.4摩尔热容 40
12.2典型的热力学过程 41
12.2.1等体过程 摩尔定容热容 41
12.2.2等压过程 摩尔定压热容 42
12.2.3等温过程 44
12.2.4绝热过程 44
12.2.5多方过程 45
12.3循环过程和卡诺循环 48
12.3.1循环过程 48
12.3.2热机效率 48
12.3.3制冷系数 50
12.3.4卡诺循环 50
12.4热力学第二定律 55
12.4.1热力学第二定律 55
12.4.2可逆过程与不可逆过程 56
12.4.3热力学第二定律的实质 57
12.4.4卡诺定理 58
12.5熵和熵增加原理 58
12.5.1熵 58
12.5.2熵变的计算 61
12.5.3熵增加原理 62
12.5.4玻耳兹曼熵关系式 62
12.5.5热力学第二定律的统计意义 63
思考题 64
习题 65
第13章 静电场 68
13.1电荷守恒定律 库仑定律 68
13.1.1电荷 电荷的量子化 68
13.1.2电荷守恒定律 69
13.1.3库仑定律 69
13.2电场强度 高斯定理 71
13.2.1电场强度 场强叠加原理 71
13.2.2高斯定理 77
13.2.3高斯定理的应用举例 80
13.3静电场的环路定理 电势 84
13.3.1电场力做功 静电场的环路定理 84
13.3.2电势 电势叠加原理 86
13.3.3电场强度和电势梯度的关系 89
13.4静电场中的导体 95
13.4.1导体的静电平衡 95
13.4.2静电平衡时导体上的电荷分布 98
13.5静电场中的电介质 103
13.5.1电介质的极化 103
13.5.2有电介质时的高斯定理和环路定理 105
13.6电容器 静电场的能量 108
13.6.1电容器的电容 108
13.6.2电容器的连接 110
13.6.3静电场的能量 111
思考题 113
习题 114
第14章 恒定磁场 118
14.1恒定电流 118
14.1.1电流 电流密度 118
14.1.2欧姆定律及其微分形式 120
14.2磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律 121
14.2.1磁感应强度 121
14.2.2毕奥-萨伐尔定律 磁场叠加原理 122
14.3恒定磁场的高斯定理和安培环路定理 128
14.3.1恒定磁场的高斯定理 128
14.3.2安培环路定理 130
14.3.3安培环路定理应用举例 131
14.4磁场对运动电荷和载流导体的作用 134
14.4.1磁场对运动电荷的作用 134
14.4.2磁场对载流导体的作用 137
14.4.3磁场对载流线圈的作用 139
14.5磁介质 140
14.5.1磁介质 磁化强度 141
14.5.2有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 143
14.5.3铁磁质 148
14.5.4超导体的电磁性质 151
思考题 152
习题 154
知识窗口6超导科技 159
第15章 电磁感应 电磁场 163
15.1电磁感应定律 163
15.1.1电磁感应现象 163
15.1.2法拉第电磁感应定律 165
15.1.3楞次定律 168
15.2动生电动势和感生电动势 170
15.2.1动生电动势 170
15.2.2感生电动势 感生电场 172
15.3自感和互感 磁场的能量 177
15.3.1自感 177
15.3.2互感 179
15.3.3磁场的能量 182
15.4电磁场 183
15.4.1位移电流 183
15.4.2麦克斯韦方程组 187
15.4.3电磁场的物质性 188
15.4.4电磁波的产生及基本性质 190
思考题 191
习题 192
第16章 量子物理基础 195
16.1玻尔的氢原子理论 195
16.1.1卢瑟福散射 195
16.1.2玻尔的氢原子理论 197
16.1.3玻尔理论的实验验证 200
16.2原子中的电子 202
16.2.1电子的自旋 202
16.2.2泡利原理 203
16.2.3原子的壳层结构 203
16.2.4碱金属原子 交换对称性 204
16.3薛定谔方程 206
16.3.1不确定关系 206
16.3.2波函数 207
16.3.3薛定谔方程 209
16.4薛定谔方程的应用举例 210
16.4.1一维无限深势阱 210
16.4.2一维势垒 212
16.4.3一维谐振子 213
思考题 214
习题 214
知识窗口7激光 215
第17章 固体物理简介 220
17.1晶体 220
17.1.1晶体的宏观特征 220
17.1.2晶体的微观结构 221
17.2晶体中粒子的结合力和结合能 226
17.2.1晶体中粒子的结合力 226
17.2.2晶体中粒子的结合能 230
17.3固体中的电子 233
17.3.1自由电子的能量分布 233
17.3.2金属导电的量子解释 239
17.4能带、导体和绝缘体 240
17.4.1能带 240
17.4.2导体 243
17.4.3绝缘体 243
17.4.4分子的振动能级和转动能级 243
17.5半导体 245
17.5.1半导体 245
17.5.2 pn结 247
17.5.3半导体器件 249
思考题 251
习题 251
第18章 核物理与粒子物理 253
18.1原子核的一般性质 253
18.1.1原子核的构成 253
18.1.2原子核的大小 255
18.1.3原子核的自旋和磁矩 257
18.2核力 原子核的结合能 258
18.2.1核力 258
18.2.2原子核的结合能 259
18.3原子核的放射性和衰变规律 260
18.3.1原子核的放射性 260
18.3.2放射性衰变规律 263
18.4原子核的裂变与聚变 265
18.4.1原子核的裂变 265
18.4.2原子核的聚变 266
18.5粒子及其分类 268
18.5.1基本粒子 268
18.5.2粒子的分类 270
18.6守恒定律 272
18.6.1重子数和轻子数守恒 272
18.6.2同位旋和奇异数守恒 273
18.6.3宇称守恒 274
18.7基本相互作用与标准模型 274
18.7.1基本相互作用 274
18.7.2夸克 276
18.7.3标准模型 277
思考题 279
习题 279
第19章 天体物理与宇宙学 280
19.1天体物理基础 280
19.1.1恒星的演化 281
19.1.2白矮星 283
19.1.3中子星 284
19.1.4黑洞 285
19.2广义相对论简介 287
19.2.1广义相对论的基本原理 287
19.2.2广义相对论的实验检验 289
19.3宇宙学简介 290
19.3.1宇宙膨胀 290
19.3.2.大爆炸理论 292
19.3.3宇宙背景辐射 294
思考题 296
知识窗口8介观物理 297
附录A 数学基础 300
附录B 21世纪100个科学难题 319
习题参考答案 323
参考文献 331