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第3篇 电磁学3

第10章 静电学3

10.1 场的描述3

10.1.1 标量场的等值面和梯度3

10.1.2 矢量场的通量和环量4

10.2 库仑定律8

10.2.1 电荷8

10.2.2 库仑定律9

10.2.3 电力叠加原理10

10.3 电场和电场强度11

10.3.1 电场11

10.3.2 电场强度11

10.3.3 电场强度的计算12

10.4 电场的高斯定理与散度18

10.4.1 电场线与电通量18

10.4.2 高斯定理与电场的散度20

10.4.3 高斯定理的应用22

10.5 电场的环路定理与旋度26

10.5.1 电场的环量26

10.5.2 环路定理与电场的旋度26

10.5.3 电势差和电势27

10.5.4 电势的计算29

10.6 电场强度与电势的关系33

10.6.1 等势面33

10.6.2 电势梯度33

10.7 导体电学36

10.7.1 导体静电平衡条件36

10.7.2 静电平衡下导体上的电荷分布36

10.7.3 导体表面附近的场强38

10.7.4 传导电流44

10.7.5 电动势和稳恒电场46

10.8 介质静电学48

10.8.1 电介质的极化和极化强度48

10.8.2 电介质中电场的性质51

10.9 电容和电容器53

10.9.1 孤立导体的电容53

10.9.2 电容器的电容54

10.9.3 电容器的串联和并联55

10.10 静电场的能量56

10.10.1 带电体的带电过程56

10.10.2 电容器的储能56

10.10.3 电场的能量57

阅读材料J58

思考题63

习题1065

第11章 静磁学71

11.1 磁现象的电本质71

11.1.1 磁力和磁场71

11.1.2 运动电荷的场和磁感应强度72

11.2.1 毕奥-萨伐尔定律78

11.2 毕奥-萨伐尔定律78

11.1.3 磁感应线（磁力线）78

11.2.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例79

11.3 磁场的高斯定理与散度83

11.3.1 磁通量83

11.3.2 磁场的高斯定理与散度83

11.4 磁场的安培环路定理与旋度84

11.4.1 安培环路定理与旋度84

11.4.2 环路定理的应用86

11.5 运动电荷的磁场88

11.6 磁场对运动电荷及电流的作用91

11.6.1 洛仑兹力91

11.6.2 洛仑兹力的应用91

11.6.3 安培力94

11.6.4 磁场作用于载流线圈的力矩95

11.6.5 安培力的功97

11.7 介质静磁学98

11.7.1 磁介质和磁化强度98

11.7.2 磁介质中磁场的性质102

11.8 铁磁性104

11.8.1 铁磁质的磁滞回线104

11.8.2 铁磁质的理论解释106

阅读材料K107

思考题109

习题11111

第12章 变化的电磁场115

12.1 电磁感应定律115

12.1.1 法拉第电磁感应定律115

12.1.2 楞次定律117

12.2 感应电动势117

12.2.1 动生电动势117

12.2.2 感生电动势和感应电场121

12.3自感和互感126

12.3.1自感现象和自感系数126

12.3.2 互感现象和互感系数127

12.4.1 通电线圈的储能130

12.4 磁场能量130

12.4.2 磁场能量与能量密度131

12.5 位移电流133

12.6 麦克斯韦方程组135

12.7 电磁波137

12.7.1电磁波的产生和传播138

12.7.2 电磁波的波动方程139

12.7.3 平面电磁波的基本性质140

12.7.4 电磁波的能流密度141

12.7.5 电磁波谱142

12.8 电磁学计算机模拟举例143

12.8.1 电偶极子的电场线和等势线143

12.8.2 均匀电场中均匀极化介质球的场146

12.8.3 带电粒子在均匀磁场中的运动轨迹149

阅读材料L153

思考题159

习题12164

13.1.2 光源171

13.1.1 可见光波171

第4篇 波动光学171

13.1 光波的相干叠加171

第13章 光的干涉171

13.1.3 光波叠加原理172

13.1.4 光波的相干叠加172

13.1.5 相干光的获得173

13.2 光程和光程差174

13.2.1 光程174

13.2.2 光程差174

13.2.3 薄透镜的等光程性175

13.3 双缝干涉实验和空间相干性175

13.3.1 杨氏双缝干涉实验175

13.3.2 类似双缝的干涉实验178

13.3.3 空间相干性179

13.4 薄膜干涉180

13.4.1 薄膜干涉公式180

13.4.2 增透膜与高反射膜181

13.4.3 劈尖干涉182

13.4.4 牛顿环183

13.5 迈克耳孙干涉仪和时间相干性185

13.5.1 迈克耳孙干涉仪185

13.5.2 时间相干性186

阅读材料M187

思考题192

习题13194

第14章 光的衍射197

14.1 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理197

14.1.1 光的衍射现象197

14.1.2 惠更斯-菲涅耳原理197

14.2 单缝夫琅禾费衍射198

14.2.1 单缝衍射的实验装置198

14.2.2 单缝衍射的明暗纹特点和菲涅耳半波带法198

14.2.3 单缝衍射光强的推导200

14.3.1 光栅202

14.3 光栅衍射202

14.3.2 平面透射光栅的衍射203

14.3.3 光栅光谱206

14.3.4 反射式闪耀光栅的衍射207

14.3.5 光栅的分辨本领209

14.4 圆孔衍射和光学仪器的分辨本领210

14.4.1 夫琅禾费圆孔衍射210

14.4.2 光学仪器的分辨本领210

14.5 X射线的衍射212

14.6 衍射光强的计算机模拟213

14.6.1 单缝衍射光强的计算机模拟213

14.6.2 光栅衍射光强的计算机模拟214

阅读材料O216

思考题223

习题14224

15.1 光的偏振态226

15.1.1 自然光、线偏振光和部分偏振光226

第15章 光的偏振226

15.1.2 椭圆偏振光和圆偏振光227

15.2 偏振片和马吕斯定律228

15.2.1 偏振片228

15.2.2 马吕斯定律228

15.3 反射和折射时的偏振光229

15.3.1由反射获得偏振光和布儒斯特定律229

15.3.2 由折射获得偏振光230

15.4.2 o光和e光231

15.4 光在晶体中的双折射231

15.4.1 双折射现象231

15.4.3 光轴、主截面和主平面232

15.4.4 关于双折射的解释232

15.4.5 尼科耳棱镜234

15.5 偏振光的干涉236

15.5.1 波片236

15.5.2 偏振光的干涉237

15.6.1 人工双折射238

15.6 人工双折射和旋光现象238

15.6.2 旋光现象240

阅读材料P240

思考题244

习题15245

第5篇 量子论249

第16章 早期的量子论249

16.1 量子论的提出249

16.1.1 黑体辐射249

16.1.2 经典理论对黑体辐射的解释250

16.1.3 普朗克的量子假说251

16.2 爱因斯坦的光量子论251

16.2.1 光电效应251

16.2.2 光电效应与经典物理学的矛盾253

16.2.3 爱因斯坦光子说254

16.2.4 光电效应的解释254

16.2.5 光的本性255

16.3.1 氢原子光谱258

16.3 玻尔的原子量子理论258

16.3.2 原子光谱与经典物理的矛盾259

16.3.3 玻尔理论260

16.3.4 玻尔理论对氢原子光谱的解释260

16.3.5 玻尔理论的缺陷262

16.3.6 对应原理262

16.3.7 玻尔理论的推广——量子化通则263

16.4 康普顿效应265

16.4.1 康普顿效应265

16.4.2 康普顿效应的理论解释266

16.5 激光269

16.5.1 原子的自发辐射269

16.5.2 原子的受激辐射270

16.5.3 受激吸收270

16.5.4 粒子数反转270

16.5.5 谐振腔271

16.5.6 激光器272

16.5.7 激光的特点273

阅读材料Q274

思考题275

习题16277

第17章 量子力学279

17.1 物质的波粒二象性279

17.1.1 物质波的提出279

17.1.2 戴维孙革末实验280

17.1.3 物质波的物理解释281

17.2 不确定关系282

17.2.1 不确定关系283

17.2.2 不确定关系的理解284

17.2.3 其他物理量之间的不确定关系285

17.3 薛定谔方程287

17.3.1 波函数287

17.3.2 波函数的物理意义和性质287

17.3.3自由粒子的波函数287

17.3.4 薛定谔方程288

17.3.5 量子力学中的算符289

17.3.6 定态薛定谔方程290

17.4 一维无限深势阱291

17.4.1 一维无限深势阱291

17.4.2 定态薛定谔方程的求解291

17.5 势垒贯穿294

17.5.1 方势垒294

17.5.2 波函数294

17.6 氢原子的量子力学处理295

17.5.3 势垒贯穿295

17.6.1 氢原子量子力学处理方法296

17.6.2 量子力学的结论297

17.6.3电子的几率分布和电子云299

17.7 多电子原子300

17.7.1 电子的自旋300

17.7.2 多电子原子302

17.7.3 多电子原子核外电子的排列302

17.7.4 元素周期律303

17.8 量子力学的理论假设304

阅读材料R305

思考题308

习题17310

第18章 固体的能带结构311

18.1固体的分类311

18.1.1晶体与非晶体311

18.1.2 晶体311

18.1.4 准晶体313

18.1.3 非晶体313

18.2 晶体中电子的能级结构314

18.2.1 公有化电子314

18.2.2 能带结构314

18.2.3 能带中电子的填充315

18.3 能带理论的主要应用316

18.3.1 导带、空带和满带316

18.3.2 能带论对导体、半导体和绝缘体的解释317

18.4.2 杂质半导体319

18.4 半导体的导电机制319

18.4.1 本征半导体319

18.5 半导体二极管321

思考题322

习题18322

第19章 粒子物理学简介324

19.1 原子核简介324

19.1.1 原子核的组成324

19.1.2 原子核的性质325

19.1.3 原子核的放射衰变328

19.1.4 原子核的理论模型329

19.2 基本粒子分类331

19.2.1 基本粒子的相互作用331

19.2.2 基本粒子的分类332

19.2.3守恒定律333

19.2.4 强子结构的夸克模型334

习题19335