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第1篇 相对论3

第1章 狭义相对论的时空观3

1.1时间空间物质运动物理定律3

1.2惯性参考系及其时空坐标系4

惯性定律和惯性参考系4

惯性系中的钟尺布置校钟手续5

1.3狭义相对论的基本假设6

1.4洛伦兹变换7

从两个惯性系对一个事件的测量7

对洛伦兹变换的讨论9

洛伦兹变换的矢量形式11

1.5时空的测量特性12

事件对的洛伦兹变换和时空不变量12

动钟变慢13

异地同时的相对性15

动杆变短15

1.6间隔不变量和不变式17

间隔不变量和因果关系17

不变量和不变式19

习题123

第2章 狭义相对论运动学应用举例26

2.1遥看动杆和动钟26

遥看动杆高速运动物体的视觉形象26

遥看动钟和多普勒效应29

2.2行看远星和光行差角30

习题231

第3章 狭义相对论动力学32

3.1动力学基本量的定义及其关系32

质量动量32

力动能能量功率33

3.2动力学中的洛伦兹变换38

动量-能量的洛伦兹变换38

力和功率的洛伦兹变换38

不变量和守恒量39

3.3狭义相对论动力学的应用举例41

从动力学角度讨论多普勒效应41

康普顿效应42

完全非弹性碰撞43

原子发射光子和原子吸收光子44

运动原子发光的多普勒效应45

关于作用力和反作用力46

习题349

第4章 广义相对论51

4.1等效原理和广义相对性原理51

广义相对论的基本假设51

非惯性系和局部惯性系51

4.2时空的几何描述52

4.3广义相对论的时空特性54

时间坐标和空间坐标54

不均匀（弯曲）的时间54

不均匀（弯曲）的空间54

引力场中的光速55

引力场中自由质点的固有时间55

4.4广义相对论的实验验证56

光谱线的引力红移56

水星近日点的进动56

光线在引力场中的偏转58

雷达回波的延迟58

4.5恒星的演化和宇宙论59

黑洞59

白矮星和中子星61

宇宙学原理和标准模型62

宇宙的演化63

标准模型的实验支持63

习题464

第2篇 牛顿力学67

第5章 质点运动学和动力学67

5.1质点运动学67

参考系和直角坐标系67

空间和时间的伽利略变换70

平面极坐标系和空间球坐标系71

自然坐标系73

5.2牛顿运动定律和守恒定律75

牛顿定律综述75

万有引力77

质点的角动量80

5.3质点力学应用举例82

振动82

有心力场中质点的运动84

5.4阻尼问题87

有阻力情况的抛体运动88

阻尼振荡88

受迫振动89

5.5质点运动的相对论修正举例托玛斯旋进90

托玛斯旋进90

玻尔氢原子中电子轨道角动量与自旋角动量相互作用能92

习题593

第6章 质点组和连续体97

6.1质点组的动量中心质心守恒定律97

动量中心系和质心97

质点组的动量和动量守恒定律98

质点组的角动量和角动量守恒99

质点组的能量守恒99

质心参考系100

6.2二体问题101

孤立二体系统的能量和角动量101

非惯性系惯性力102

孤立二体系统的机械能守恒问题104

6.3刚体的基本概念106

刚体的自由度106

刚体的定轴转动和转动惯量107

6.4刚体运动的动力学规律111

刚体定轴转动的动力学规律111

刚体的平面运动112

6.5刚体的任意运动116

角动量L和角速度ω方向不同的情况116

高速自旋的重陀螺的运动120

拉莫尔进动122

6.6体系内质量流动问题和变质量122

火箭问题123

落链问题123

雨滴下落124

6.7阿基米德定律125

习题6127

第3篇 电磁学133

第7章 电磁学的理论体系133

7.1狭义相对论的时空及其变换133

7.2电荷不变性和库仑定律134

电荷不变性134

库仑定律135

7.3电磁场的四度矢量表示麦克斯韦方程组136

电磁场的四度矢量表示136

从电磁场的四度矢量到麦克斯韦方程组139

7.4运动点电荷之间的作用力140

7.5用张量表述的麦克斯韦方程组142

7.6用张量表述电磁场的动力学方程143

习题7144

第8章 静电场146

8.1电荷不变性电荷量子化电荷守恒库仑定律146

电荷不变性和电荷守恒146

电荷的量子化146

库仑定律147

8.2静电场的场强和高斯定理148

8.3静电场的环路定理电势电势能154

静电场的无旋性154

静电场的有势性和静电场的环路定理155

8.4静电场中的导体电容158

导体的静电平衡158

导体静电平衡时的电荷分布159

两导体间的电容量160

8.5静电场中的电介质161

电介质的极化和极化强度P161

电位移矢量D162

8.6静电场的能量165

8.7静电场的边值关系166

习题8167

第9章 电流和磁场170

9.1电流170

电流密度矢量J和电荷密度ρ170

电流强度连续性方程稳恒电流场172

欧姆定律173

稳恒电流的电源和电源电动势174

9.2运动电荷的场四度势175

四度势（V，A）175

四度势（V，A）与电场强度磁感强度（E，B）的关系176

关于推迟势的概念和运动电荷激发的场178

9.3运动点电荷之间的作用力以及毕-萨定律182

运动点电荷之间的作用力洛伦兹力公式182

毕奥-萨伐尔定律188

9.4磁感应强度B的高斯定理和安培环路定理191

磁感应强度B的散度和高斯定理191

磁感应强度B环流定理与旋度192

磁矩194

9.5物质的磁化195

物质的磁化和磁性195

磁场强度H196

磁场的边值关系197

9.6电磁场的洛伦兹变换198

E和B的变换198

电磁场的不变量199

电磁场的张量特性200

习题9201

第10章 随时间变化的电磁场205

10.1电磁感应205

感生电动势205

动生电动势207

感生电动势与动生电动势之间的关系209

动生电动势与感生电动势的相对性210

10.2互感和自感210

两个回路的互感210

自感212

磁场的能量212

10.3随时间变化的电磁场和麦克斯韦方程组213

10.4真空中的电磁场215

电磁波215

电磁场的能量密度和能流密度矢量217

电磁场的动量流矢量221

10.5加速运动电荷的场电磁辐射222

匀速运动电荷的场分布222

加速运动电荷的场分布辐射223

谐振电偶极子的辐射226

10.6叠加场的平均能流密度227

习题10229