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（下册）2

第Ⅳ篇 热学2

第9章 热运动的统计描述2

目录2

§9.1 热现象与热运动3

一、热现象3

二、热现象的宏观规律4

〈物理趣闻〉壮观的“和平”号“流星雨”4

三、分子热运动的物理图象6

§9.2 统计规律10

一、统计规律的概念10

二、生活中的统计规律11

三、统计规律的描述12

四、统计规律的特点15

一、平衡态与状态参量17

§9.3 理想气体状态方程17

二、理想气体状态方程18

〈课间小憩〉真实气体的范德瓦耳斯方程19

§9.4 压强和温度的微观意义20

一、理想气体的微观模型20

二、压强的微观本质21

三、温度的微观本质23

§9.5 理想气体的内能25

一、运动自由度26

二、能量均分定理27

三、理想气体的内能28

§9.6 麦克斯韦速率分布律30

一、分子速率分布的实验测定30

二、麦克斯韦速率分布律32

三、三种统计速率35

〈趣味物理〉方均根速率与大气成分37

四、麦克斯韦速度分布律37

§9.7 玻耳兹曼能量分布律38

一、玻耳兹曼能量分布律38

二、重力场中粒子按高度的分布39

§9.8 平均自由程与碰撞频率40

内容提要43

练习9 热运动的统计描述44

第10章 热力学50

§10.1 准静态过程51

一、准静态过程52

二、准静态过程的功53

三、热量Q56

§10.2 热力学第一定律57

一、等体过程58

二、等压过程59

三、等温过程62

四、绝热过程64

五、多方过程66

〈物理之窗〉液化气体68

§10.3 循环过程70

一、循环过程的一般概念70

二、卡诺循环74

§10.4 热力学第二定律78

一、自然过程的不可逆性79

二、热力学第二定律及其微观意义79

§10.5 熵与熵增加原理81

一、宏观态与微观态81

二、热力学概率与熵84

三、熵增加原理85

〈物理学家〉L．玻耳兹曼86

四、克劳修斯熵公式87

五、熵与能量89

内容提要90

练习10 热力学92

第Ⅴ篇 波动101

第11章 简谐运动101

§11.1 简谐运动及其特征102

一、弹簧振子及其运动分析102

二、简谐运动的特征103

三、常见的几种简谐运动105

§11.2 简谐运动的描述方法110

一、简谐运动方程110

二、振动曲线119

三、旋转矢量120

§11.3 简谐运动的合成124

一、两个同方向、同频率简谐运动的合成124

二、两个同方向、不同频率简谐运动的合成 拍现象128

三、两个相互垂直的简谐运动的合成130

§11.4 阻尼振动 受迫振动135

一、阻尼振动135

二、受迫振动137

〈课间小憩〉火车的危险速率138

内容提要139

练习11 简谐运动140

第12章 波的传播规律151

§12.1 机械波传播的物理图象152

一、弹性介质模型152

二、横波与纵波153

三、机械波传播的物理图象154

§12.2 波动的描述方法155

一、波动的几何描述155

二、波动曲线157

三、波动方程160

§12.3 波的能量特征167

§12.4 波的干涉168

一、波的叠加原理169

〈物理趣闻〉孤立波与孤立子169

二、波的干涉170

三、驻波175

〈课间小憩〉音乐声学179

§12.5 波的衍射183

§12.6 多普勒效应185

一、机械波的多普勒效应185

二、电磁波的多普勒效应188

§12.7 声波189

一、声压、声强和声强级189

〈研究进展〉声辐射压与声悬浮技术192

二、超声波的原理和应用195

§12.8 电磁波198

一、电磁波的理论预见198

二、赫兹实验199

三、电磁波的基本性质201

四、玻印廷矢量S202

五、电磁波谱203

〈课间小憩〉红外技术204

内容提要205

练习12 波的传播规律208

第13章 光的波动性218

一、光线光速219

§13.1 几何光学简介219

二、几何光学的基本定律221

三、几种光学器件的成像原理224

四、光学仪器232

§13.2 光波的物理图象235

一、原子发光机理波列235

二、光程236

§13.3 光的干涉238

一、光干涉的一般论述238

二、杨氏双缝干涉240

三、薄膜干涉244

四、迈克尔逊干涉仪252

§13.4 光的衍射255

一、单缝的夫琅禾费衍射256

二、光栅的夫琅禾费衍射263

〈趣味物理〉无镜头摄影技术272

三、X射线的衍射274

四、光学仪器的分辨率275

〈课间小憩〉相控阵雷达278

§13.5 光的偏振性280

一、自然光和偏振光280

二、起偏与检偏282

三、马吕斯定律283

四、布儒斯特定律284

五、双折射现象285

六、偏振光的应用286

内容提要287

练习13 光的波动性290

第Ⅵ篇 近代物理306

第14章 相对论306

一、两条基本原理307

§14.1 狭义相对论的两条基本原理和洛伦兹变换307

〈物理学家〉A．爱因斯坦309

二、洛伦兹变换310

§14.2 相对论时空观316

一、同时性的相对性317

二、时间度量的相对性 时间膨胀318

〈趣味物理〉孪生子效应321

三、空间度量的相对性 长度收缩322

四、两种时空观326

§14.3 相对论动力学结论327

一、相对论性动量327

二、相对论运动方程329

三、质量和能量的关系330

四、动量和能量的关系332

一、等效原理336

§14.4 广义相对论简介336

二、广义相对论的相对性原理337

三、广义相对论的预言和验证339

〈热门话题〉暗物质和暗能量341

内容提要343

练习14 相对论345

第15章 光的量子性350

§15.1 普朗克量子论351

一、黑体辐射351

二、普朗克量子论353

〈物理学家〉M．普朗克355

§15.2 爱因斯坦的光子学说357

一、光电效应的实验规律357

二、爱因斯坦的光子学说359

§15.3 康普顿效应365

一、氢原子光谱规律370

§15.4 玻尔氢原子理论370

二、玻尔氢原子理论371

〈物理学家〉N．玻尔373

内容提要379

练习15 光的量子性381

第16章 量子力学引论385

§16.1 实物粒子的波粒二象性386

一、德布罗意波387

〈物理学家〉L．德布罗意388

二、物质波的实验验证389

〈趣味物理〉德布罗意波与玻尔的量子条件393

§16.2 不确定关系394

〈物理学家〉W．海森伯397

一、波函数400

§16.3 物质波波函数的统计解释400

二、玻恩对物质波的统计解释401

§16.4 薛定谔方程402

§16.5 薛定谔方程的应用405

一、一维无限深方势阱405

二、势垒和隧道效应409

〈物理之窗〉扫描隧穿显微镜（STM）412

§16.6 氢原子的量子力学描述414

一、氢原子的定态薛定谔方程414

二、氢原子中电子运动的若干结论415

§16.7 多电子原子中的电子分布418

一、斯特恩-盖拉赫实验电子自旋418

二、四个量子数419

三、多电子原子的壳层结构420

内容提要423

练习16 量子力学引论425

第17章 量子理论的应用429

§17.1 激光430

一、激光的形成机理430

二、激光器的结构433

三、激光器件436

〈课间小憩〉我国第一台激光器436

〈物理前沿〉自由电子激光439

四、激光的特性与应用440

〈趣味物理〉激光冷冻和俘陷原子441

§17.2 固体的能带理论443

一、固体的能带444

二、导体、半导体和绝缘体的能带结构447

三、半导体的导电机理449

〈课间小憩〉诱人的CD技术454

§17.3 超导电性457

一、超导体的主要电磁特性457

二、第二类超导体和磁通量子化459

三、BCS理论460

四、约瑟夫森效应460

〈课间小憩〉超导研究的发展历程462

内容提要463

练习17 量子理论的应用464

附录466

附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值466

附录Ⅱ 常用数学公式468

附录Ⅲ 1901—2005年诺贝尔物理学奖获得者471

索引486

参考文献496