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第9章　气体动理论1

9.1　理想气体的状态方程2

9.1.1　平衡态2

9.1.2　气体的状态参量3

9.1.3　理想气体状态方程3

9.2　气体动理论的基本概念4

9.2.1　分子热运动4

9.2.2　分子热运动的统计规律性6

9.2.3　理想气体的微观模型及统计假设7

9.3　理想气体的压强和温度及其统计意义8

9.3.1　压强公式及其统计意义8

9.3.2　温度公式及其统计意义9

9.4　能量均分定理　理想气体的内能10

9.4.1 自由度10

9.4.2　能量均分定理12

9.4.3　理想气体的内能13

9.5　麦克斯韦速率分布率14

9.5.1　麦克斯韦速率分布函数14

9.5.2　三种统计速率16

9.5.3　气体分子速率分布的测定18

9.6　玻耳兹曼能量分布率19

9.6.1　玻耳兹曼能量分布率19

9.6.2　重力场中的等温气压公式20

9.7　气体分子的平均碰撞频率和平均自由程21

思考题23

习题24

第10章　热力学基础26

10.1　准静态过程26

10.1.1　准静态过程概述26

10.1.2　内能、功和热量27

10.2　热力学第一定律29

10.3 理想气体的等值过程　摩尔热容29

10.3.1　等体过程　定体摩尔热容30

10.3.2　等压过程　定压摩尔热容31

10.3.3　等温过程33

10.4　理想气体的绝热过程34

10.5　循环过程　卡诺循环37

10.5.1　循环过程37

10.5.2　热机和制冷机38

10.5.3　卡诺循环40

10.6　热力学第二定律　卡诺定理42

10.6.1　热力学过程的方向性42

10.6.2　热力学第二定律43

10.6.3　卡诺定理45

10.7　熵　熵增加原理45

10.7.1　热力学第二定律的统计意义45

10.7.2　玻耳兹曼熵47

10.7.3　克劳修斯熵　熵增加原理48

思考题52

习题54

第11章　振动58

11.1　简谐运动58

11.1.1　简谐运动的基本特征58

11.1.2　描述简谐运动的物理量59

11.1.3　简谐运动的旋转矢量表示法65

11.1.4　简谐运动的能量68

11.2　简谐运动的合成69

11.2.1　两个同方向同频率简谐运动的合成69

11.2.2　两个同方向不同频率简谐运动的合成　拍71

11.2.3　相互垂直的简谐运动的合成73

11.3　阻尼振动　受迫振动　共振74

11.3.1　阻尼振动74

11.3.2　受迫振动76

11.3.3　共振77

11.4　电磁振荡78

11.4.1　无阻尼自由电磁振荡78

11.4.2　无阻尼自由电磁振荡的能量80

思考题81

习题82

第12章 波动85

12.1　机械波的产生与传播85

12.1.1　机械波的形成85

12.1.2　波动的描述86

12.2　平面简谐波88

12.2.1　平面简谐波的波动表达式88

12.2.2　波动表达式的物理含义89

12.2.3　波动中各质点振动的速度和加速度90

12.2.4　波动方程91

12.3　波的能量　波的强度 ＊声强94

12.3.1　波动能量的传播94

12.3.2　波的强度96

12.3.3　声强　声强级96

12.4　波的衍射和干涉97

12.4.1　惠更斯原理　波的衍射97

12.4.2　波的叠加原理　波的干涉100

12.5　驻波104

12.5.1　驻波的形成104

12.5.2　驻波方程105

12.5.3　半波损失107

12.6　多普勒效应109

12.7　电磁波112

12.7.1 电磁波的产生与传播113

12.7.2　平面电磁波115

12.7.3　电磁波的能量116

12.7.4　电磁波谱117

思考题119

习题121

第13章　波动光学124

13.1　杨氏双缝干涉　光程124

13.1.1　光的相干性124

13.1.2　杨氏双缝干涉125

13.1.3　光程与光程差128

13.2　薄膜干涉130

13.2.1　等倾干涉130

13.2.2　等厚干涉134

13.2.3　迈克尔孙干涉仪139

13.3　光的衍射140

13.3.1　光的衍射现象140

13.3.2　惠更斯-菲涅耳原理141

13.3.3　夫琅禾费单缝衍射142

13.3.4　夫琅禾费圆孔衍射　光学仪器的分辨本领146

13.4　光栅衍射149

13.4.1　光栅衍射概述149

13.4.2　光栅衍射规律150

13.4.3　光栅光谱151

13.4.4　X射线的衍射153

13.5　光的偏振155

13.5.1　自然光　偏振光155

13.5.2　偏振片　马吕斯定律156

13.5.3　反射和折射时光的偏振159

13.6　光的双折射160

13.6.1　双折射现象　寻常光和非常光160

13.6.2　晶体的光轴和光线的主平面161

13.6.3　用惠更斯原理解释双折射现象162

13.6.4　1/4波片和半波片163

思考题164

习题166

第14章　量子物理169

14.1 黑体辐射　普朗克能量子假设169

14.1.1　黑体辐射169

14.1.2　黑体辐射定律171

14.1.3　普朗克假设　普朗克黑体辐射公式173

14.2　光电效应　爱因斯坦光量子理论175

14.2.1　光电效应175

14.2.2　爱因斯坦光量子理论177

14.2.3　光的波粒二象性179

14.3　康普顿效应180

14.3.1　康普顿效应的实验规律180

14.3.2　康普顿效应的量子解释181

14.4　氢原子光谱　玻尔理论183

14.4.1　氢原子光谱183

14.4.2　玻尔的氢原子理论185

14.5　粒子的波动性189

14.5.1　德布罗意波189

14.5.2　德布罗意波的实验证明190

14.5.3　德布罗意波的统计解释191

14.6　不确定关系192

14.7　量子力学简介194

14.7.1　波函数　概率密度195

14.7.2　薛定谔方程196

14.7.3　定态薛定谔方程的应用198

14.8　氢原子的量子理论简介202

14.8.1　氢原子定态202

14.8.2　氢原子的电子云204

14.9　多电子原子中的电子分布205

14.9.1　泡利不相容原理206

14.9.2　能量最小原理206

14.10　激光207

14.10.1 自发辐射和受激辐射207

14.10.2　粒子数分布反转208

14.10.3　激光的特性和应用209

14.11　半导体210

14.11.1　固体的能带结构210

14.11.2　本征半导体和杂质半导体212

14.11.3　pn结和其他半导体器件213

14.12　超导电性215

14.12.1　超导体的转变温度215

14.12.2　超导体的主要特性215

14.12.3　超导电性的BCS理论217

14.12.4　超导的应用前景217

14.13　纳米材料218

14.13.1　纳米材料简介218

14.13.2　纳米效应219

14.13.3　准一维纳米材料220

思考题224

习题226

习题参考答案229

参考文献235