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第五部分 相对论基础1

第十八章 狭义相对论2

第一节 伽利略相对性原理2

一、伽利略相对性原理的内容2

二、伽利略变换3

三、经典力学的绝对时空观（伽利略－牛顿时空观）7

第二节 狭义相对论的基本原理8

一、电磁学向伽利略－牛顿相对性原理提出的挑战8

二、狭义相对论基本原理的内容15

第三节 洛伦兹变换17

一、洛伦兹变换的内容17

二、洛伦兹坐标变换的推导19

三、相对论速度变换公式23

第四节 狭义相对论的时空观26

一、同时的相对性26

二、时间延缓效应29

三、长度的相对性33

第五节 相对论的质量、动量和能量37

一、相对论质量37

二、相对论力学动力学方程42

三、相对论动能43

四、相对论质量和能量的关系45

五、动量与能量的关系49

习题50

第十九章 广义相对论简介52

第一节 惯性质量与引力质量53

第二节 广义相对论的基本假设55

一、爱因斯坦升降机的理想实验55

二、直线加速参考系中的惯性力55

三、等效原理57

四、局域惯性系58

五、广义相对性原理59

第三节 广义相对论的检验60

一、行星近日点的进动60

二、光线在引力场中偏折61

三、雷达回波延迟61

第四节 有引力场的空间与时间62

习题63

第六部分 量子物理64

第二十章 光（辐射）的波粒+二象性66

第一节 热辐射普朗克的量子假设66

一、热辐射的基本概念67

二、基尔霍夫辐射定律69

三、绝对黑体70

四、绝对黑体的热辐射实验定律71

五、经典理论的困难和普朗克的能量子假设74

一、光电效应的实验规律77

第二节 光电效应77

二、光电效应与光的波动学的剧烈冲突81

三、爱因斯坦的光量子论及其对光电效应的解释82

四、多光子光电效应86

五、内光电效应86

第三节 康普顿效应87

一、实验规律87

二、X射线实验结果的解释88

三、简短的历史回顾91

第四节 光的波粒二象性92

一、爱因斯坦光量子关系式93

二、单光子双缝干涉实验分析94

三、光子的不确定性原理96

习题97

第二十一章 电子的波粒二象性99

第一节 德布罗意假设99

一、戴维孙－革末电子衍射实验101

第二节 德布罗意波的实验证明101

二、电子显微镜105

第三节 不确定性关系106

一、电子单缝衍射实验106

二、不确定性关系的讨论108

第四节 波函数及其统计诠释110

一、德布罗意平面波111

二、波函数的统计诠释112

三、统计诠释对波函数提出的要求118

习题120

第二十二章 薛定谔方程121

第一节 自由粒子的薛定谔方程121

一、方程的形式121

二、方程的讨论122

一、方程的形式124

第二节 力场中粒子的薛定谔方程124

二、算符与方程125

第三节 定态薛定谔方程126

一、分离变量法126

二、定态的基本特征128

第四节 一维无限深势阱中的粒子129

一、一维无限深势阱模型129

二、薛定谔方程及其解130

三、结果讨论——解的物理意义132

第五节 势垒与隧道效应134

一、薛定谔方程135

二、讨论136

三、隧道效应的应用138

习题139

一、玻尔理论的历史背景141

二、玻尔氢原子理论要点141

第一节 氢原子的玻尔理论141

第二十三章 氢原子中的电子141

第二节 用薛定谔方程解氢原子问题146

一、玻尔理论的缺陷146

二、氢原子的薛定谔方程147

第三节 量子数的物理解释153

一、主量子数和能量量子化154

二、角量子数和角动量量子化154

三、磁量子数和角动量空间量子化156

第四节 氢原子的波函数与概率密度157

一、低量子数的氢原子波函数157

二、电子概率的径向分布159

三、电子概率的角度分布162

习题164

第七部分激光165

一、激光的诞生166

第一节 激光概述166

第二十四章 激光原理166

二、激光器的分类167

第二节 原子的能级、分布和跃迁168

一、原子在能级上的分布169

二、原子能级跃迁170

第三节 光的吸收与辐射172

一、自发辐射172

三、受激辐射173

二、受激吸收173

第四节 爱因斯坦辐射理论174

一、自发辐射系数A174

二、受激吸收系数B12176

三、受激辐射系数B21176

四、爱因斯坦系数A21,B12和B之间的关系177

第五节 产生激光的基本物理条件180

一、两个基本矛盾180

二、解决矛盾的方法181

一、激活介质粒子数反转的实现183

第六节 激光器的工作原理183

二、谐振腔的振荡阈值条件184

三、谐振腔的选频186

第七节 氦氖激光器187

一、氦氖激光器的结构图187

二、氦氖激光器的工作原理188

习题190

第八部分 固体物理基础192

第二十五章 晶体结构与结合力193

第一节 晶体结构及其描述193

一、晶体的性质193

二、晶体结构的实验研究197

三、空间点阵201

第二节 布喇菲格子204

二、14种布喇菲空间点阵（空间格子）205

一、7个晶系205

第三节 晶体的结合力207

一、影响晶体结合力的若干因素207

二、晶体中粒子的结合力211

第四节 晶体的结合能214

一、定义214

二、经验原子对势216

第五节 离子晶体的结合能218

一、离子晶体的点阵结构218

二、离子晶体的内能219

三、整个点阵离子对势能的计算219

习题222

第二十六章 晶格振动224

第一节 晶体的热学性质224

一、晶体中粒子的热运动224

二、晶体的摩尔热容225

四、热膨胀227

三、固体的热传导227

第二节 一维晶格振动229

一、一维无限长弹簧振子链模型229

二、粒子振动的运动学描述230

三、粒子振动的动力学描述230

四、耦合振动方程的解232

第三节 格波235

一、格波的物理意义235

三、k的取值数目236

二、玻恩－冯卡门边界条件236

四、格波与原子振动238

习题238

第二十七章 能带论基础240

第一节 固体能带的形成241

一、固体是原子的组合241

二、晶体中电子能带的形成241

一、近似处理方法243

第二节 固体中电子的波函数243

二、晶体中电子的波函数－布洛赫函数245

第三节 晶体的能带结构248

一、满带、导带和空带248

二、导体、绝缘体及半导体的能带论254

第四节 固体能带理论基础256

一、克朗尼格－朋奈模型256

二、求解周期场中定态薛定谔方程的基本思路257

三、数学处理与结果讨论258

习题267

第二十八章 半导体268

第一节 本征半导体268

一、元素半导体268

二、化 合物半导体271

第二节掺杂半导体273

一、施主型杂质与N型半导体273

二、受主型杂质与P型半导体275

第三节 杂质能级的计算277

一、类氢模型277

二、类氢施主杂质能级的计算277

三、晶体中电子有效质量的物理意义278

第四节 PN结280

一、PN结的空间电荷区280

二、内建电场（自建电场）281

四、PN结的整流效应282

三、接触势垒282

习题285

第二十九章 物质的电磁性质286

第一节 电介质及其极化286

一、外电场中分子（原子）电结构的变化286

二、电介质极化的微观机理289

三、极化面电荷290

四、极化强度矢量291

一、压电效应296

第二节 电介质的特殊效应296

二、铁电体299

第三节 磁介质及其磁化301

一、物质磁性的起源302

二、磁介质的磁化机理305

三、磁化电流308

四、磁化强度矢量309

五、磁场强度矢量312

六、磁介质的磁化规律314

第四节 磁性材料316

一、磁性材料的分类317

二、铁磁性材料的磁化规律318

三、铁磁性材料的磁化机理320

习题322

第九部分 原子核物理323

二、原子核的质量和质量数324

一、原子核的电荷和电荷数324

第三十章 原子核324

第一节 原子核的基本特征及其组成324

三、原子核形状、大小与密度331

四、核力的基本性质333

第二节 原子核的结合能335

一、质量亏损335

二、核结合能336

三、比结合能338

第三节 原子核的衰变与放射性339

一、α衰变340

二、β衰变342

三、γ衰变346

第四节 放射性衰变的一般规律347

一、指数衰变规律347

二、放射性衰变中的几个重要物理量349

第五节 原子核反应353

一、实验354

二、核反应的一般表示式354

三、核反应的类型355

四、核反应过程的守恒定律356

第六节 重核的裂变及应用357

一、获取原子能的物理基础357

二、原子核裂变359

三、链式反应和反应堆363

第七节 轻核聚变364

一、基本的聚变反应过程365

二、受控热核反应366

习题367

习题答案369

索引372

参考文献383