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第三篇 电 磁学2

第九章 真空中的静电场2

9.1库仑定律2

1电荷量2

2带电模型3

3库仑定律4

4库仑力的叠加原理5

9.2电场和电场强度8

1电场8

2电场强度9

3电场强度计算实例11

9.3电场线16

1电场线的定义16

2电场线的性质18

9.4静电场的高斯定理18

1电场强度通量18

2静电场的高斯定理22

3对称性电荷分布的场强计算实例25

9.5静电场的环路定理29

9.6静电场的电势能和电势32

1电势能和电势的定义32

2电势的计算方法34

3电势计算实例35

4等势面及其基本性质39

9.7电场强度与电势梯度的关系40

习题九43

第十章 静电场中的导体和电介质49

10.1静电场中的导体49

1导体的静电感应和静电平衡条件49

2静电平衡状态下导体上电荷分布的特征51

3导体表面电荷分布的实验规律52

4导体表面附近的电场强度与导体表面电荷面密度的关系52

5静电屏蔽53

10.2静电场中的电介质56

1电介质的电结构56

2电介质的极化57

3电极化强度59

4束缚电荷与电极化强度之间的关系60

5电极化强度的实验规律64

6有介质情形的高斯定理64

10.3电容和电容器69

1孤立导体的电容69

2电容器及其电容69

3电容器的串联和并联73

10.4静电场的能量74

1电容器储存的电能74

2静电场的能量75

习题十78

第十一章 恒定电流与恒定电场84

11.1传导电流及其连续性方程84

1传导电流84

2电流85

3电流密度85

4电流密度与电流的关系86

5电流的连续性方程87

11.2恒定电流与恒定电场88

1恒定电流与恒定电场88

2恒定电场的基本性质90

11.3电源与恒定电场的实现91

1电源的基本结构91

2恒定电场的建立92

3电源的基本参数——电动势92

4电源和导体的简化符号93

11.4稳恒电路的基本规律94

1欧姆定律94

2焦耳-楞次定律98

3闭合电路的欧姆定律100

4一段含源电路的欧姆定律102

5基尔霍夫方程组102

习题十一104

第十二章 恒定磁场108

12.1电流的磁效应和安培定律108

1电流的磁效应108

2安培定律109

12.2电流的磁场和磁感强度110

1磁场111

2磁感强度111

3毕奥-萨伐尔定律112

4运动电荷的磁场113

5典型载流导线所产生的磁场的磁感强度114

12.3恒定磁场的高斯定理120

1磁感应线120

2磁通量120

3磁场的高斯定理122

12.4安培环路定理123

1安培环路定理123

2安培环路定理的应用126

12.5磁场力和磁力矩130

1载流导线在磁场中所受的磁场力130

2载流线圈在均匀外磁场中受到的磁力矩133

3电流单位“安培”的定义134

4洛伦兹力公式135

12.6磁场力和磁力矩的功136

1载流导线平动过程中磁场力做的功137

2载流线圈转动过程中磁力矩做的功138

12.7带电粒子在电磁场中的运动140

1带电粒子的动力学方程141

2带电粒子在电磁场中的运动特例141

3霍耳效应146

习题十二148

第十三章 恒定磁场中的磁介质155

13.1磁介质的磁化及其基本性质155

1磁介质的磁化155

2磁化强度157

3磁化电流与磁化强度的关系158

4磁化强度的实验规律160

13.2有磁介质情形的安培环路定理160

13.3顺磁性与抗磁性164

1顺磁性164

2抗磁性165

3附加磁矩的取向165

13.4铁磁质与铁磁性167

1铁磁质的磁化性能167

2铁磁性的起因170

习题十三171

第十四章 电磁感应174

14.1电磁感应的基本定律174

1楞次定律175

2法拉第电磁感应定律175

14.2动生电动势177

1与动生电动势相对应的非静电力178

2运动导体上的动生电动势179

3发电机的基本原理180

14.3感生电动势与感生电场181

1感生电场182

2感生电场的性质183

3螺线管磁场变化激发的感生电场184

14.4自感电动势和互感电动势186

1自感电动势186

2 RL串联电路188

3互感电动势190

附录：两线圈互感系数相等的直接证明193

14.5磁场的能量197

1自感线圈的磁能197

2磁场的能量198

习题十四200

第十五章 电磁波理论基础209

15.1麦克斯韦方程组209

1电磁场基本规律小结209

2位移电流假说210

3麦克斯韦方程组212

15.2电磁波的辐射和传播214

1振荡电偶极子辐射的电磁波214

2平面电磁波的基本性质216

3电磁波的能量217

4电磁波谱217

附录：电偶极子辐射公式的推导218

习题十五221

第四篇 波动光学227

第十六章 光的干涉227

16.1几何光学的基本定律227

16.2光的波动方程和光程229

16.3光的干涉原理230

1光源230

2单色光与复色光231

3光波的叠加231

4光的干涉原理232

16.4光的干涉实验235

1获得相干光的方法235

2杨氏双缝干涉实验236

3劳埃德镜实验239

16.5薄膜表面的干涉240

16.6劈尖干涉和牛顿环243

1劈尖干涉244

2牛顿环246

16.7迈克耳孙干涉仪248

1迈克耳孙干涉仪248

2干涉仪的应用250

3相干长度250

习题十六252

第十七章 光的衍射256

17.1惠更斯-菲涅耳原理256

1光的衍射现象256

2惠更斯-菲涅耳原理257

3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射257

17.2单缝和圆孔夫琅禾费衍射的光强分布258

1单缝衍射的光强分布259

2圆孔衍射的光强分布264

附录A：单缝夫琅禾费衍射光强分布计算中的积分266

附录B：圆孔夫琅禾费衍射光强分布的计算267

17.3光栅衍射271

1光栅方程272

2光栅光谱274

附录：光栅衍射光强分布函数的计算275

17.4光学仪器的分辨率278

17.5 X射线在晶体上的衍射280

17.6全息照相283

1全息照相的基本概念283

2全息照相的基本原理283

3全息照相的基本特点285

习题十七286

第十八章 光的偏振289

18.1线偏振光和自然光289

1线偏振光289

2自然光290

3自然光与线偏振光290

18.2偏振片和马吕斯定律291

1偏振片的起偏和检偏292

2马吕斯定律293

18.3反射光的偏振性295

18.4光的双折射296

1光的双折射现象296

2尼科耳棱镜299

3二向色性与偏振片300

18.5偏振光的干涉301

1椭圆偏振光和圆偏振光301

2偏振光的干涉302

3人为双折射现象304

18.6旋光现象305

习题十八306

第五篇 量子力学基础312

第十九章 量子力学的实验基础312

19.1黑体辐射与能量子312

1热辐射312

2黑体辐射的实验定律313

3黑体辐射的经典解释及其困难314

4普朗克公式与能量子假设315

19.2光电效应与光量子318

1光电效应319

2光量子假设320

3光的波粒二象性321

19.3康普顿效应与光量子322

19.4原子光谱与能级325

1氢原子光谱的实验规律326

2卢瑟福的原子有核模型327

3玻尔理论模型328

4弗兰克-赫兹实验331

5玻尔理论的评论333

19.5电子衍射与波粒二象性333

1德布罗意假设334

2德布罗意波的实验证明335

3电子波应用——电子显微镜335

4波函数及其统计解释336

19.6电子衍射与不确定关系338

1坐标与动量的不确定关系338

2能量与时间的不确定关系340

3不确定关系的应用341

习题十九343

第二十章 量子力学的理论基础346

20.1薛定谔方程346

1薛定谔方程的建立347

2定态薛定谔方程348

3波函数的叠加原理350

4力学量的算符表示350

20.2一维量子问题352

1一维无限深方势阱352

2一维简谐振子356

3势垒和隧道效应358

4扫描隧穿显微镜359

20.3氢原子的量子理论361

1氢原子的定态薛定谔方程361

2氢原子的角动量362

3氢原子的能量364

4氢原子的径向概率密度367

20.4电子自旋369

1碱金属原子369

2原子磁矩370

3施特恩-格拉赫实验372

4电子自旋373

20.5元素周期律375

1多电子原子的状态和能量375

2泡利不相容原理377

3原子的壳层结构与元素周期律378

习题二十384

附录1参考书目和参考文献386

附录2习题参考答案388