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第10章 静电场1

10.1电荷 库仑定律1

10.1.1电荷1

10.1.2库仑定律3

10.2电场 电场强度4

10.2.1电场4

10.2.2电场强度5

10.2.3电场强度的计算6

10.3高斯定理及应用9

10.3.1电场线9

10.3.2电通量10

10.3.3高斯定理11

10.3.4高斯定理的应用13

10.4静电场的环路定理 电势16

10.4.1静电场的环路定理16

10.4.2电势能17

10.4.3电势18

10.4.4电势的计算19

10.5电场强度与电势的微分关系21

10.5.1等势面21

10.5.2电场强度与电势关系22

10.6静电场中的导体24

10.6.1静电场中导体的静电平衡24

10.6.2静电平衡时导体上的电荷分布25

10.6.3空腔导体26

10.7电容 电容器29

10.7.1孤立导体的电容29

10.7.2电容器的电容30

10.7.3几种常见电容的计算30

10.7.4电介质对电容器的影响31

10.8静电场中的电介质32

10.8.1电介质的极化32

10.8.2电介质对电场的作用32

10.8.3极化的方式33

10.8.4电介质中的高斯定理34

10.9静电场的能量37

10.9.1电容器的能量37

10.9.2电场的能量37

10.9.3电场的能量密度38

10.9.4范德格拉夫静电高压起电机39

本章提要40

习题1042

第11章 稳恒磁场46

11.1磁场 磁感应强度46

11.1.1基本磁现象46

11.1.2磁场和磁感应强度47

11.2毕奥-萨伐尔定律48

11.2.1毕奥-萨伐尔定律48

11.2.2毕奥-萨伐尔定律的应用49

11.2.3运动电荷的磁场51

11.3稳恒磁场的高斯定理53

11.3.1磁场线53

11.3.2磁通量54

11.3.3磁场中的高斯定理55

11.4安培环路定理及应用55

11.4.1安培环路定理55

11.4.2安培环路定理应用实例57

11.5磁场对运动电荷的作用60

11.5.1带电粒子在均匀磁场中的运动60

11.5.2带电粒子在电场和磁场中的运动62

11.6磁场对载流导线的作用64

11.6.1载流导线在磁场中所受的力64

11.6.2磁场对载流线圈的作用66

11.7磁介质70

11.7.1磁介质及其分类70

11.7.2磁介质的磁化71

11.7.3磁介质中的安培环路定理73

11.8铁磁质74

11.8.1磁畴75

11.8.2铁磁质的磁化规律75

11.8.3铁磁材料分类及应用77

本章提要78

习题1179

选读材料 等离子体82

第12章 电磁感应84

12.1电磁感应定律84

12.1.1电磁感应现象84

12.1.2电动势85

12.1.3法拉第电磁感应定律86

12.1.4楞次定律87

12.2动生电动势和感生电动势88

12.2.1动生电动势88

12.2.2感生电动势93

12.2.3电磁感应的应用95

12.3自感与互感97

12.3.1自感97

12.3.2互感99

12.4磁场能量与能量密度102

12.4.1电感线圈的能量102

12.4.2磁场能量103

12.4.3磁场的能量密度104

12.5电磁场基本方程105

12.5.1位移电流105

12.5.2麦克斯韦方程组108

本章提要110

习题12111

选读材料 传感技术113

第13章量子论116

13.1黑体辐射 能量子概念116

13.1.1黑体 黑体辐射116

13.1.2经典物理陷入困境118

13.1.3普朗克的能量子概论119

13.2光电效应 光的粒子性121

13.2.1光电效应实验121

13.2.2光电效应与波动理论矛盾122

13.2.3爱因斯坦的光子理论123

13.2.4光的波粒二象性124

13.3康普顿散射125

13.3.1康普顿散射实验125

13.3.2康普顿散射与波动理论矛盾126

13.3.3光子理论成功解释康普顿散射126

13.4氢原子结构的玻尔理论129

13.4.1氢原子光谱的实验规律129

13.4.2氢原子光谱与经典电磁学矛盾131

13.4.3玻尔的氢原子理论131

13.4.4玻尔理论的成功和局限性135

13.5微观粒子的波动性136

13.5.1德布罗意波136

13.5.2德布罗意波的实验证据137

13.5.3德布罗意波的统计解释139

13.5.4德布罗意波的应用——电子显微镜140

13.6测不准关系142

13.6.1位置与动量测不准关系142

13.6.2能量与时间测不准关系143

13.6.3测不准关系的讨论144

13.7波函数 薛定谔方程147

13.7.1波函数147

13.7.2薛定谔方程148

13.8一维定态问题150

13.8.1一维无限深方势阱150

13.8.2一维方势垒 隧道效应154

13.8.3一维谐振子157

13.9定态薛定谔方程应用于氢原子159

13.9.1氢原子的定态薛定谔方程159

13.9.2氢原子的求解结果160

13.10电子自旋162

13.10.1施特恩-格拉赫实验162

13.10.2电子自旋165

13.11原子的壳层结构166

13.11.1四个量子数166

13.11.2壳层结构167

本章提要169

习题13172

选读材料 黑洞 白洞 虫洞174

第14章 原子核与基本粒子182

14.1原子核的基本性质182

14.1.1原子核的构成182

14.1.2原子核的电荷数与质量数182

14.1.3原子核的大小与密度184

14.1.4原子核的自旋与磁矩184

14.1.5核力187

14.1.6原子核的结合能188

14.2原子核的放射性衰变190

14.2.1原子核的稳定性190

14.2.2原子核衰变191

14.2.3放射性衰变规律192

14.3原子核反应196

14.3.1核反应的实现197

14.3.2核反应的类型198

14.3.3核反应过程的守恒定律199

14.4重核裂变核能利用199

14.4.1开发核能的原理200

14.4.2原子核裂变201

14.4.3链式反应与反应堆204

14.5轻核聚变 未来的环保能源205

14.5.1基本的轻核聚变反应206

14.5.2受控热核聚变反应206

14.6基本粒子209

14.6.1粒子家族史回顾209

14.6.2粒子的分类211

14.6.3强子结构的夸克模型214

14.6.4相互作用的标准模型216

14.6.5对称性与对称性破缺219

14.6.6中微子质量问题222

本章提要226

习题14227

第15章 新技术原理与应用230

15.1超导电性230

15.1.1超导的基本特性230

15.1.2超导体的微观机制233

15.1.3超导材料的分类233

15.1.4约瑟夫森效应234

15.1.5超导电性的应用236

15.2纳米科技237

15.2.1纳米材料学238

15.2.2纳米电子学242

15.2.3纳米生物学242

15.2.4纳米工程 机械学243

15.3玻色-爱因斯坦凝聚态243

15.3.1玻色-爱因斯坦凝聚态243

15.3.2 BEC实验研究的历史244

15.3.3 BEC的形成条件与实现途径244

15.3.4碱金属原子气体BEC的实验实现245

15.3.5原子波激射器247

15.3.6 BEC的应用前景248

本章提要249

习题15250

习题参考答案251

参考文献262

附录263