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第三篇 波1

第9章 振动1

9.1 简谐振动相位1

9.1.1 简谐振动1

9.1.2 几种典型的简谐振动2

9.1.3 旋转矢量表示法相位5

9.1.4 简谐振动的能量7

9.2 简谐振动的合成13

9.2.1 同方向简谐振动的合成13

9.2.2 相互垂直的简谐振动的合成17

9.3 阻尼振动受迫振动共振21

9.3.1 阻尼振动21

9.3.2 受迫振动与共振24

9.3.3 受驱振荡电磁共振26

本章要点29

习题31

第10章 波动38

10.1 简谐波38

10.1.1 波的基本概念38

10.1.2 波函数40

10.1.3 波动方程42

10.2 机械波45

10.2.1 机械波产生的条件及传播机制45

10.2.2 物体的弹性形变45

10.2.3 机械波在弹性介质中的波速48

10.3 机械波的能量和强度51

10.3.1 波的能量51

10.3.2 能量密度52

10.3.3 波的强度53

10.3.4 波的吸收54

10.3.5 声波56

10.4 电磁波59

10.4.1 电磁波的波动方程59

10.4.2 电磁波的性质61

10.4.3 电磁波的能量62

10.4.4 电磁波的动量64

10.4.5 电磁波的辐射与接收65

10.4.6 电磁波谱68

10.5 惠更斯原理及其应用70

10.5.1 惠更斯原理70

10.5.2 波的反射定律和折射定律71

10.5.3 波的衍射73

10.6 波的干涉驻波73

10.6.1 波的叠加原理73

10.6.2 波的干涉74

10.6.3 驻波76

10.6.4 半波损失79

10.7 多普勒效应80

10.7.1 机械波的多普勒效应81

10.7.2 光的多普勒效应83

10.7.3 光的多普勒效应与“宇宙大爆炸”形成说85

10.8 非线性波孤子86

10.8.1 非线性波86

10.8.2 孤波86

本章要点88

习题90

第11章 光的波动性97

11.1 光的相干性97

11.1.1 光的相干条件97

11.1.2 获得相干光的方法98

11.1.3 光程光程差 半波损失99

11.1.4 两列相干光叠加后的光强分布101

11.2 光的分波面干涉102

11.2.1 杨氏双缝干涉102

11.2.2 菲涅耳双镜实验105

11.2.3 劳埃德镜实验105

11.3 光的分振幅干涉107

11.3.1 薄膜干涉107

11.3.2 等厚干涉108

11.3.3 等倾干涉112

11.4 光的夫琅禾费衍射118

11.4.1 惠更斯－菲涅耳原理118

11.4.2 光的衍射现象及其分类119

11.4.3 单缝夫琅禾费衍射120

11.4.4 圆孔衍射123

11.4.5 光学仪器的分辨率124

11.5 光栅衍射126

11.5.1 光栅结构126

11.5.2 双缝衍射126

11.5.3 光栅公式127

11.5.4 光栅光谱130

11.6 X射线的衍射133

11.7 光的偏振135

11.7.1 自然光和偏振光136

11.7.2 马吕斯定律139

11.7.3 布儒斯特定律140

11.7.4 光的双折射142

11.7.5 偏振光的干涉145

11.8 偏振光的应用146

11.8.1 光弹性效应146

11.8.2 克尔效应147

11.8.3 旋光现象148

11.8.4 液晶和液晶显示器的物理原理149

11.9 几何光学基础151

11.9.1 几何光学的基本定律151

11.9.2 费马原理153

11.9.3 光在平面上的反射和折射成像154

11.9.4 光在球面上的反射和折射156

11.9.5 薄透镜158

11.9.6 显微镜、望远镜和照相机161

本章要点163

习题166

第12章 光的波粒二象性175

12.1 黑体辐射定律与普朗克能量子假设175

12.1.1 热辐射的几个基本概念175

12.1.2 基尔霍夫定律176

12.1.3 黑体辐射的实验定律178

12.1.4 普朗克的能量子假设180

12.2 光子理论与光的波粒二象性184

12.2.1 光电效应的实验规律184

12.2.2 光的波动说遇到的困难186

12.2.3 爱因斯坦的光子理论186

12.2.4 多光子光电效应和光电导效应188

12.2.5 光的波粒二象性189

12.3 康普顿效应191

12.3.1 康普顿效应191

12.3.2 康普顿效应的理论解释193

本章要点195

习题196

第13章 辐射度学和光度学基础199

13.1 辐射度学的基本物理量199

13.1.1 辐射能199

13.1.2 辐射通量199

13.1.3 辐射出射度200

13.1.4 辐射强度200

13.1.5 辐射亮度200

13.1.6 辐射照度201

13.1.7 光谱辐射度量202

13.2 光度学的基本物理量202

13.2.1 光谱光视效能和光谱光视效率202

13.2.2 光度学的基本物理量204

13.3 照度定律209

13.3.1 余弦定律209

13.3.2 平方反比定律209

本章要点211

习题212

第14章 量子力学基础214

14.1 物质波215

14.1.1 德布罗意的物质波假设215

14.1.2 德布罗意波的实验证实216

14.1.3 德布罗意的驻波思想219

14.1.4 微观粒子波动性的统计解释219

14.2 薛定谔方程220

14.2.1 物质波的波函数220

14.2.2 力学量的算符表示222

14.2.3 薛定谔方程224

14.3 定态薛定谔方程和驻波思想的应用226

14.3.1 一维无限深势阱227

14.3.2 一维势垒 隧道效应231

14.3.3 一维线性谐振子234

14.3.4 氢原子237

14.3.5 电子的自旋238

14.4 海森伯不确定关系239

14.4.1 坐标和动量的不确定关系240

14.4.2 能量和时间的不确定关系241

14.4.3 其他形式的不确定关系242

14.4.4 不确定关系与时空对称性242

14.4.5 牛顿力学的适用度242

14.5 原子和原子核结构244

14.5.1 原子的壳层结构244

14.5.2 原子核的基本性质和结构246

14.6 核磁共振及其应用252

14.6.1 核磁共振252

14.6.2 核磁共振的应用253

本章要点255

习题256

第四篇 粒 子261

第15章 统计物理学基础261

15.1 理想气体压强和温度的统计意义262

15.1.1 系统的状态及其描述262

15.1.2 理想气体分子模型和统计假设263

15.1.3 理想气体压强的统计解释264

15.1.4 温度的统计意义266

15.2 能量均分定理 理想气体的内能268

15.2.1 自由度268

15.2.2 能量均分定理268

15.2.3 理想气体的内能270

15.3 粒子的经典统计分布270

15.3.1 测定气体分子速率分布的实验270

15.3.2 速率分布函数271

15.3.3 麦克斯韦速率分布定律272

15.3.4 三种特征速率273

15.3.5 玻耳兹曼分布定律275

15.3.6 大气密度和压强随高度变化的规律277

15.4 气体分子的碰撞及其迁移现象278

15.4.1 气体分子的碰撞278

15.4.2 气体内的迁移现象282

15.5 粒子的统计分布285

15.5.1 经典粒子与量子粒子285

15.5.2 费米－狄拉克统计285

15.5.3 玻色－爱因斯坦统计286

15.5.4 经典统计与量子统计的关系286

15.6 激光286

15.6.1 激光产生的基本原理287

15.6.2 激光的特性291

15.6.3 激光器292

15.7 玻色－爱因斯坦凝聚和原子激射器292

15.7.1 玻色－爱因斯坦凝聚292

15.7.2 原子激射器295

本章要点297

习题298

第16章 热力学基础303

16.1 热力学第零定律 温度和温标303

16.1.1 热力学第零定律303

16.1.2 温标304

16.2 热力学第一定律305

16.2.1 准静态过程305

16.2.2 功 内能 热量306

16.2.3 热力学第一定律309

16.3 热力学第一定律在理想气体准静态过程中的应用311

16.3.1 气体的摩尔热容311

16.3.2 等体过程311

16.3.3 等压过程312

16.3.4 等温过程314

16.3.5 绝热过程316

16.3.6 多方过程318

16.4 循环过程 卡诺循环319

16.4.1 循环过程319

16.4.2 卡诺循环323

16.5 热力学第二定律327

16.5.1 热力学第二定律的表述327

16.5.2 能量的退化与能源329

16.5.3 热力学过程的不可逆性329

16.5.4 卡诺定理330

16.6 熵 热力学第三定律332

16.6.1 熵的概念332

16.6.2 熵增加原理334

16.6.3 熵的统计解释335

16.6.4 热力学第三定律338

本章要点340

习题342

习题参考答案348

附录 常用物理量数值表356

参考文献357