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第十二章 静电场1

§12．1 电荷和电荷守恒库仑定律1

一、电荷和电荷守恒定律1

二、物质的电结构3

三、库仑定律4

四、例题7

§12．2 电场 电场强度电场的叠加原理8

一、电场8

二、电场强度8

三、场强叠加原理9

四、例题10

一、电场线和电通量13

§12．3 电场线和电通量高斯定理13

二、高斯定理及其应用15

三、例题17

§12．4 静电场的环路定理 电势差泊松方程20

一、静电场的环路定理20

二、电势差和电势20

三、场强与电势的关系22

四、泊松方程和拉普拉斯方程23

五、例题24

§12．5 导体的静电平衡 电容电容器26

一、导体的静电平衡条件26

二、导体表面的电荷分布和电场27

三、尖揣效应静电屏蔽29

四、电容电容器30

五、电容器的联接33

§12．6 电介质的极化介质中的高斯定理34

一、介质的极化34

二、电极化强度和极化电荷密度35

三、电位移矢量D有介质时的高斯定理37

四、例题38

§12．7 静电场的边界条件40

一、两种介质交界面上电位移的法向分墨连续40

二、两种介质交界面上电场强度的切向分量连续41

§12．8 带电体系的能量静电场的能量42

一、带电体系的能量42

二、电场的能量44

三、例题45

§12．9 库仑阻塞和单电子隧穿47

§12．10 稳恒电流欧姆定律 基尔霍夫定律49

一、电流的连续性方程稳恒电流49

二、欧姆定律电动势50

三、基尔霍夫定律53

四、例题56

思考题57

习题60

第十三章 磁场68

§13．1 基本磁现象 电流的磁效应68

一、基本磁现象68

二、电流的磁效应68

一、磁场磁感应强度70

§13．2 磁场 磁场的高斯定理70

二、磁感应线磁场的高斯定理71

§13．3 磁场对电流元的作用磁矩72

一、磁场对电流元的作用安培公式72

二、磁场对平面载流线圈的作用磁矩73

三、例题75

§13．4 毕奥-萨伐尔定律75

一、毕奥-萨伐尔定律75

二、例题76

§13．5 安培环路定理80

一、安培环路定理80

二、例题82

一、洛伦兹力84

§13．6 带电粒子在电场和磁场中的运动84

二、带电粒子在磁场中的运动85

三、回旋加速器88

四、质谱仪90

五、霍耳效应91

§13．7 磁介质有介质时的安培环路定理93

一、磁介质和磁化强度矢量93

二、磁化电流94

三、有磁介质时的安培环路定理96

四、铁磁质97

五、铁磁质的磁化机理98

六、磁光效应98

七、磁场的边界条件99

八、例题100

§13．8 磁学的应用101

一、地震预报和气候预测101

二、磁流体及其应用102

三、磁示踪和磁性药物103

四、电磁陷阱104

§13．9 磁场的矢势和AB效应105

一、磁场的矢势105

二、AB效应106

三、例题107

附录矢量运算公式108

思考题109

习题110

一、电磁感应现象115

§14．1 电磁感应现象和电磁感应定律115

第十四章 电磁感应和电磁场115

二、法拉第电磁感应定律117

三、楞次定律117

四、例题119

§14．2 动生电动势和感生电动势120

一、动生电动势120

二、感生电动势与感生电场122

三、块状导体中的电磁感应现象124

四、电磁感应现象的一些应用126

五、例题129

§14．3 自感与互感131

一、自感应131

二、互感应132

三、例题133

一、自感磁能135

§14．4 磁场的能量135

二、互感磁能138

三、磁场的能量139

四、例题140

§14．5 位移电流与感生磁场142

一、位移电流142

二、感生磁场144

三、例题145

§14．6 麦克斯韦方程组147

一、麦克斯韦方程组147

§14．7 超导体149

一、超导电现象149

二、电磁场的性质149

二、库珀对和BCS理论152

三、第二类超导体152

四、高温超导体153

五、超导体的应用简介153

§14．8 核磁共振154

思考题157

习题159

第十五章 交流电路163

§15．1 交流电路的表示方法163

一、简谐交流电的函数表示方法163

二、简谐交流电的振幅矢量表示法164

三、交流电的复数表示法165

一、交流电路中的电阻、电感和电容166

§15．2 RLC电路166

二、RLC串联电路169

三、串联谐振170

四、RLC并联电路172

五、并联谐振174

六、例题175

§15．3 交流电路的功率179

一、瞬时功率和平均功率179

二、有功功率和无功功率180

三、例题181

思考题183

习题184

一、电磁波的产生平面电磁波188

二、电磁波的性质188

§16．1 电磁波的产生和传播188

第十六章 电磁波188

§16．2 电磁波的能流与动量189

一、电磁波的能流与动量189

二、例题190

§16．3 电磁波的辐射192

一、辐射电磁波的条件192

二、电偶极子辐射193

三、磁偶极辐射197

四、轫致辐射199

五、同步辐射200

六、例题202

§16．4 利用电磁波研究物质结构203

思考题205

习题205

第十七章 光通过各向同性物质及其边界时的传播207

§17．1 光的电磁波特性207

一、光是电磁波中的一部分207

二、光强208

§17．2 偏振光与自然光209

一、光波的偏振性209

二、偏振光与自然光209

§17．3 光的传播——费马原理210

§17．4 菲涅耳公式212

一、界面上的电磁理论212

二、反射比和透射比213

三、布儒斯特角215

四、相位变化216

五、全内反射光学扫描隧道显微镜218

§17．5 光的吸收221

一、朗伯定律221

二、光学材料221

三、比尔定律222

四、吸收光谱222

五、吸收的机制222

§17．6 光的散射223

一、散射的种类223

二、瑞利散射224

三、拉曼散射225

一、色散现象227

§17．7 色散227

二、三棱镜的色散228

三、棱镜的角色散率230

§17．8 非线性光学231

一、非线性现象231

二、非线性极化232

§17．9 光在导电媒质中的传播236

一、导电媒质中的电磁波236

二、金属的反射237

习题237

§18．2 波的特性——干涉240

一、波的叠加240

§18．1 惠更斯原理240

第十八章 光的干涉与衍射240

二、相干条件241

§18．3 分波阵面干涉242

一、杨氏双缝干涉242

二、干涉条纹的可见度245

三、洛埃镜246

四、例题247

§18．4 薄膜干涉247

一、分振幅双光束干涉247

二、等倾干涉249

三、等厚干涉250

四、牛顿环251

五、增透膜252

六、例题254

§18．5 迈克耳孙干涉仪255

一、结构与原理255

二、干涉条纹256

三、激光比长仪258

§18．6 分振幅多光束干涉259

一、多光束干涉特点259

二、法布里一珀罗(F-P)干涉仪261

三、金属膜干涉滤光片264

§18．7 惠更斯-菲涅耳原理265

一、光的衍射现象265

二、惠更斯-菲涅耳原理265

一、菲涅耳波带267

§18．8 菲涅耳衍射267

二、菲涅耳圆孔衍射270

三、菲涅耳圆盘衍射272

§18．9 菲涅耳波带片272

§18．10 全息照相274

一、全息照相的拍摄274

二、全息照相原理275

三、彩虹全息276

§18．11 夫琅禾费衍射277

一、夫琅禾费单缝衍射277

二、夫琅禾费双缝衍射280

三、例题282

§18．12 光栅283

一、夫琅禾费多缝衍射283

二、光栅的色散285

三、光谱分辨率286

四、闪耀光栅288

§18．13 晶体的X射线衍射289

§18．14 光学仪器的分辨率291

一、夫琅禾费圆孔衍射291

二、分辨本领293

三、显微镜的分辨率294

§18．15 激光295

一、辐射跃迁295

二、粒子数反转297

三、光学谐振腔298

习题300

一、导体线栅305

第十九章 光在各向异性介质中的传播305

§19．1 二向色性305

二、二向色性晶体306

三、人造偏振片306

§19．2 起偏与检偏307

一、线偏振光的获得和检验307

二、马吕斯定律307

三、偏振度307

四、椭圆偏振光308

§19．3 双折射309

一、双折射现象309

二、双折射及二向色性的经典振子模型310

三、单轴晶体中的波面311

四、单轴晶体中光波的传播312

§19．4 偏振器件315

一、渥拉斯顿棱镜315

二、尼科耳棱镜316

三、波片316

§19．5 偏振光的干涉及应用319

一、偏光干涉319

二、光弹性效应321

三、电光效应321

§19．6 旋光322

一、旋光性322

二、旋光色散324

三、圆二色性325

习题326

第二十章 热力学329

§20．1 热力学系统330

一、热力学系统与外界330

二、平衡与非平衡态330

三、宏观描述状态参量和状态图332

§20．2 温度物态方程334

一、热力学第零定律334

二、温度335

三、温标335

四、状态方程339

五、例题342

§20．3 热力学第一定律343

一、热力学过程343

二、功345

三、内能346

四、热力学第一定律的数学表述347

§20．4 热力学第一定律的应用348

一、热容、内能的微分表示和焓348

二、理想气体的内能、焓和热容351

三、理想气体的多方过程353

四、热机和致冷机的工作原理357

五、卡诺循环360

六、例题362

§20．5 热力学第二定律365

一、几个与热现象有关的实验事实365

二、热力学第二定律的两种表述365

三、可逆过程与不可逆过程366

四、卡诺定理368

五、热力学温标371

§20．6 熵和热力学第二定律的数学表述373

一、克劳修斯等式和不等式373

二、熵和热力学第二定律的数学表述374

三、理想气体的熵376

四、熵增加原理378

五、能量退化原理379

六、熵流和熵产生381

七、例题383

§20．7 热力学第三定律385

一、热力学第三定律385

二、焦耳-汤姆孙效应386

思考题388

习题390

第二十一章 统计物理基础391

§21．1 热力学系统的微观描述和热力学概率391

一、热力学系统的微观描述391

二、近独立子系系统392

三、热力学概率393

§21．2 玻耳兹曼统计法395

一、分布出现的概率395

二、平衡态——最概然分布396

三、热力学公式和玻耳兹曼关系397

§21．3 麦克斯韦-玻耳兹曼分布对理想气体的应用400

一、麦克斯韦速度分布律400

二、速率分布函数402

三、速度分量的分布函数404

四、用麦克斯韦分布律求平均值405

五、温度的微观意义406

六、误差函数和积分公式408

七、例题408

§21．4 麦克斯韦-玻耳兹曼分布的实验验证410

一、理想气体的压强公式和状态方程410

二、气体分子在重力场中按高度分布411

三、在转动系统中分子按径向的分布411

四、麦克斯韦分布律的实验验证412

五、例题414

一、气体分子的自由度416

二、能量按自由度均分定理416

§21．5 能量按自由度均分定理416

三、理想气体的内能和热容418

§21．6 费米分布和玻色分布421

一、量子系统的微观态和宏观态421

二、半经典的玻耳兹曼分布422

三、费米-狄拉克分布423

四、玻色-爱因斯坦分布424

五、量子统计的经典近似425

六、对氢及双原子分子理想气体的热容与温度关系的定性解释426

§21．7 负温度428

一、核自旋系统的负温度428

二、关于系统负温度状态的统计解释429

一、分子的碰撞和碰撞截面431

§21．8 气体中的输运现象431

二、分子的碰撞频率和平均自由程432

三、气体中的输运现象435

思考题442

习题443

第二十二章 物态和相变445

§22．1 物态和相445

一、物态445

二、相445

§22．2 实际气体446

一、C02气体的等温线446

二、范德瓦耳斯方程448

三、范德瓦耳斯等温线452

四、临界参数和对比态方程453

一、液体的微观结构454

§22．3 液体454

二、液体的表面张力455

三、毛细现象458

四、渗透压462

五、液晶463

六、例题467

§22．4 固体470

一、晶体与非晶体470

二、晶体的对称结构474

三、晶体结合的基本形式476

四、晶体的结合能478

五、晶体的一些热学性质478

六、晶体中的缺陷481

八、准晶483

七、固气界面现象483

§22．5 相变485

一、气液相变485

二、固液相变488

三、固气相变490

四、三相图491

五、克拉珀龙方程492

六、化学势和相平衡条件494

七、例题497

§22．6 非平衡相变和自组织现象498

一、贝纳德花样499

二、激光499

§22．7 信息熵和遗传密码500

三、化学钟500

四、生物学方面的例子500

一、信息和不确定性501

二、信息熵——不确定性的量度501

三、信息量502

四、信息熵S(α)与热学熵S(k)的关系503

五、遗传密码和遗传信息503

§22．8 金属中的电子506

一、金属中的电子气模型506

二、费米球509

三、自由电子气体的热容和电导率511

一、化学势μ513

二、玻色-爱因斯坦凝聚513

§22．9 理想玻色系统的性质和光子气体513

三、玻色-爱因斯坦凝聚的新发现515

四、激光冷却的基本原理516

五、光子气体和普朗克黑体辐射公式517

§22．10 液氦及其超流动性518

一、4He的一些奇妙实验现象518

二、4HeⅡ性质的简单理论解释522

三、液3He的超流动性524

思考题525

习题526

附录528

基本物理常量528

一些常用单位的换算因子529