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第1章 质点力学1

1.1质点运动的描述1

1.1.1位矢和位移1

1.1.2速度2

1.1.3加速度3

1.1.4运动的相对性5

1.1.5几种基本运动6

1.2牛顿力学的基本定律10

1.2.1牛顿运动定律10

1.2.2惯性参考系和伽利略相对性原理11

1.2.3用牛顿定律解题12

1.2.4万有引力定律 惯性质量和引力质量14

1.2.5非惯性参考系和惯性力15

1.3动量变化定理和动量守恒17

1.3.1冲量和质点动量变化定理17

1.3.2质点系动量变化定理18

1.3.3动量守恒定律19

1.3.4火箭水平推进速度20

1.3.5质心和质心运动定理21

1.4功和能量22

1.4.1功和质点动能变化定理22

1.4.2质点系动能变化定理23

1.4.3保守力和势能24

1.4.4机械能变化定理26

1.4.5理想流体和伯努利方程26

1.4.6机械能守恒定律28

1.5角动量变化定理和角动量守恒30

1.5.1质点的角动量30

1.5.2质点角动量变化定理30

1.5.3质点系角动量变化定理和角动量守恒定律32

本章提要33

习题34

第2章 刚体力学38

2.1刚体的定轴转动和平面平行运动38

2.1.1刚体的定轴转动38

2.1.2刚体定轴转动定理 转动惯量 力矩39

2.1.3刚体的平面平行运动40

2.2转动惯量的计算 平行轴定理41

2.3用刚体转动定理解题43

2.4刚体转动的功和能46

2.4.1转动动能46

2.4.2刚体的重力势能46

2.4.3力矩做功46

2.4.4刚体定轴转动的动能变化定理47

2.4.5运动刚体的机械能守恒47

2.5定轴转动刚体的角动量守恒48

2.6进动和陀螺仪50

本章提要50

习题51

第3章 狭义相对论55

3.1狭义相对论的建立55

3.1.1时空变换55

3.1.2绝对时空观和伽利略变换56

3.1.3狭义相对论的基本假设56

3.2洛伦兹变换58

3.3时间延缓和长度收缩61

3.3.1同时性的相对性61

3.3.2时间延缓62

3.3.3长度收缩64

3.4相对论速度变换66

3.5相对论动力学基础67

3.5.1动量和质量68

3.5.2质能关系69

3.5.3能量和动量关系71

3.5.4能量和动量守恒72

3.6广义相对论简介73

本章提要74

习题75

第4章 静电场77

4.1电荷和库仑定律77

4.1.1电荷77

4.1.2库仑定律78

4.2电场和电场强度79

4.2.1电场79

4.2.2电场强度79

4.2.3电场强度的计算80

4.3电通量和高斯定理84

4.3.1电场线和电通量84

4.3.2高斯定理86

4.3.3用高斯定理求电场87

4.4静电场的环路定理和电势89

4.4.1静电场的保守性89

4.4.2静电场的环路定理90

4.4.3电势90

4.4.4由电势求电场强度93

本章提要94

习题95

第5章 静电场中的导体和电介质99

5.1静电场中的导体99

5.1.1导体的静电平衡99

5.1.2静电平衡导体上的电荷分布99

5.1.3静电平衡导体表面附近的电场100

5.1.4静电屏蔽102

5.2电容和电容器103

5.2.1孤立导体的电容103

5.2.2电容器的电容103

5.2.3电容器的串并联104

5.3静电场中的电介质105

5.3.1电介质的极化105

5.3.2极化强度和极化电荷106

5.3.3电介质的极化规律107

5.3.4有介质时的高斯定理107

5.3.5用有介质时的高斯定理求电场108

5.4静电场的能量109

5.5几种各向异性电介质介绍111

本章提要112

习题112

第6章 稳恒电流的磁场116

6.1电流密度和稳恒电流116

6.1.1电流密度矢量116

6.1.2稳恒电流117

6.1.3欧姆定律的微分形式118

6.2磁感应强度和毕奥-萨伐尔定律119

6.2.1基本磁现象119

6.2.2磁感应强度120

6.2.3毕奥-萨伐尔定律121

6.2.4用毕奥-萨伐尔定律求磁场122

6.3安培环路定理124

6.3.1安培环路定理的表述124

6.3.2用安培环路定理求磁场125

6.4安培力 磁矩 洛伦兹力128

6.4.1安培力128

6.4.2磁场对载流线圈的力矩 磁矩129

6.4.3洛伦兹力131

6.4.4带电粒子在磁场中的运动131

6.4.5霍尔效应132

6.5磁场中的磁介质133

6.5.1磁介质的磁化133

6.5.2磁化强度和磁化电流134

6.5.3有介质时的安培环路定理134

6.5.4磁介质的磁化规律135

6.5.5用有介质时的安培环路定理求磁场135

6.6铁磁质136

本章提要138

习题138

第7章 电磁感应 位移电流 电磁波143

7.1电磁感应143

7.1.1电动势143

7.1.2电磁感应现象144

7.1.3法拉第电磁感应定律144

7.1.4电磁感应定律和磁通连续定理146

7.2动生电动势 感生电动势 感生电场146

7.2.1动生电动势147

7.2.2感生电动势和感生电场148

7.3互感和自感150

7.3.1互感150

7.3.2自感151

7.3.3磁场的能量151

7.4麦克斯韦方程组和电磁波152

7.4.1位移电流和普遍情况下的安培环路定理152

7.4.2麦克斯韦方程组154

7.4.3电磁波155

本章提要156

习题157

第8章 气体动理论160

8.1理想气体和平衡态160

8.1.1理想气体160

8.1.2平衡态160

8.1.3理想气体的状态方程161

8.2理想气体的压强和温度162

8.2.1理想气体的微观假设162

8.2.2统计平均值162

8.2.3理想气体的压强163

8.2.4理想气体的温度164

8.2.5光子气体的压强165

8.3能量均分定理 理想气体的内能166

8.3.1自由度166

8.3.2能量均分定理166

8.3.3理想气体的内能167

8.4分子按空间位置的分布168

8.4.1大气压随高度的变化168

8.4.2大气密度随高度的变化169

8.4.3分子按空间位置的分布规律169

8.5麦克斯韦分布律170

8.5.1麦克斯韦速度分布律170

8.5.2麦克斯韦速率分布律171

8.5.3平均速率 方均根速率172

8.6相空间和玻耳兹曼分布律173

8.6.1相空间和分布函数173

8.6.2玻耳兹曼分布律174

8.6.3能量均分定理的证明175

8.6.4简谐振子的平均能量176

8.7实际气体和范德瓦耳斯方程177

8.7.1实际气体等温线177

8.7.2分子力178

8.7.3范德瓦耳斯方程178

8.8平均自由程和输运过程180

8.8.1平均自由程180

8.8.2输运过程181

本章附录183

本章提要184

习题185

第9章 热力学基础187

9.1热力学第一定律187

9.1.1热力学第一定律的表述187

9.1.2准静态过程187

9.1.3ΔE、A和Q的计算188

9.2理想气体的典型过程和热容189

9.2.1等体过程和摩尔定体热容189

9.2.2等压过程和摩尔定压热容189

9.2.3等温过程190

9.2.4绝热过程191

9.3循环过程和卡诺循环193

9.3.1循环过程和热机效率193

9.3.2可逆过程和不可逆过程194

9.3.3卡诺循环和卡诺定理195

9.4热力学第二定律198

9.4.1热力学第二定律的宏观表述198

9.4.2微观态和等概率假设199

9.4.3热力学第二定律的微观意义200

9.5熵和熵增加原理201

9.5.1玻耳兹曼熵201

9.5.2熵增加原理202

9.5.3克劳修斯熵202

9.5.4理想气体的熵204

本章提要207

习题208

第10章 振动和波动211

10.1简谐振动211

10.1.1简谐振动的描述211

10.1.2旋转矢量图和复数表示214

10.1.3简谐振动的能量215

10.2两个简谐振动的合成217

10.2.1同方向、同频率简谐振动的合成217

10.2.2同方向、不同频率简谐振动的合成218

10.2.3互相垂直的同频率简谐振动的合成219

10.2.4互相垂直的不同频率简谐振动的合成220

10.3阻尼振动 受迫振动 共振220

10.3.1阻尼振动220

10.3.2受迫振动221

10.3.3共振222

10.3.4品质因数223

10.4简谐波223

10.4.1简谐波的产生224

10.4.2简谐波的波函数224

10.4.3简谐波的能量226

10.5惠更斯原理和波的传播方向228

10.5.1惠更斯原理228

10.5.2波的衍射228

10.5.3波的反射和折射229

10.6波的叠加 干涉 驻波230

10.6.1波的叠加原理230

10.6.2波的干涉230

10.6.3驻波230

10.6.4半波损失232

10.6.5简正模式232

10.7多普勒效应233

10.7.1机械波的多普勒效应233

10.7.2电磁波的多普勒效应235

10.7.3冲击波236

10.8波动方程和波速237

10.8.1波动方程237

10.8.2波速237

本章提要238

习题240

第11章 波动光学243

11.1光源发光机理 杨氏双缝干涉243

11.1.1光源发光机理243

11.1.2杨氏双缝干涉244

11.1.3半波损失的实验验证246

11.2相位差和光程247

11.2.1两束光在相遇点的相位差247

11.2.2光程和费马原理247

11.2.3透镜物像之间的等光程性247

11.3厚度均匀薄膜干涉——等倾干涉249

11.3.1等倾干涉条纹249

11.3.2增透膜和增反膜251

11.4厚度不均匀薄膜干涉——等厚干涉252

11.4.1劈尖薄膜干涉252

11.4.2牛顿环254

11.4.3迈克耳孙干涉仪255

11.5单缝衍射和半波带法256

11.5.1惠更斯-菲涅耳原理256

11.5.2夫琅禾费单缝衍射257

11.5.3菲涅耳半波带法257

11.6圆孔衍射和光学仪器的分辨率259

11.6.1夫琅禾费圆孔衍射259

11.6.2光学仪器的分辨率260

11.7光栅和光栅衍射261

11.7.1光栅262

11.7.2光栅衍射262

11.7.3缺级现象263

11.7.4晶体对X射线的衍射265

11.8光的偏振266

11.8.1光的偏振状态267

11.8.2偏振片268

11.8.3反射光和折射光的偏振269

11.9双折射269

11.9.1双折射现象269

11.9.2波片271

11.9.3起偏棱镜273

11.9.4偏振光的干涉273

本章提要274

习题275

第12章 量子物理基础277

12.1黑体辐射和能量子假设277

12.1.1热辐射277

12.1.2黑体和黑体辐射278

12.1.3普朗克黑体辐射公式和能量子假设280

12.2光的粒子性281

12.2.1光电效应和爱因斯坦光量子理论281

12.2.2康普顿效应284

12.2.3光的波粒二象性286

12.3粒子的波动性 概率波 波函数286

12.3.1粒子的波动性286

12.3.2概率波287

12.3.3波函数289

12.3.4自由粒子波函数290

12.4不确定度关系291

12.5薛定谔方程和能量本征方程294

12.5.1自由粒子薛定谔方程294

12.5.2薛定谔方程和哈密顿量294

12.5.3能量本征方程和定态295

12.6一维势场中的粒子297

12.6.1无限深方势阱中的粒子297

12.6.2简谐振子299

12.6.3隧道效应301

12.7动量和轨道角动量303

12.7.1动量303

12.7.2轨道角动量303

12.7.3分子的转动能级306

12.8电子的自旋306

12.8.1磁矩与角动量的关系307

12.8.2施特恩-盖拉赫实验307

12.8.3电子自旋的表达308

12.9氢原子309

12.9.1径向方程309

12.9.2能级和本征波函数309

12.9.3电子的概率分布311

12.9.4原子的电子壳层结构312

本章提要316

习题317

数值表320

习题答案322

索引334