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模块4　机械振动和机械波2

第11章　机械振动2

11.1　简谐振动2

11.1.1 简谐振动的特征及其表达式3

11.1.2　振幅　周期和频率　相位4

11.2　简谐振动的旋转矢量表示法7

11.3　几种常见的简谐振动9

11.3.1　单摆9

11.3.2　复摆10

11.4　简谐振动的能量11

11.5　简谐振动的合成13

11.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成13

11.5.2　两个同方向不同频率简谐振动的合成拍15

11.5.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成16

11.5.4　多个同方向、不同频率简谐振动的合成17

11.6　阻尼振动受迫振动共振18

11.6.1　阻尼振动18

11.6.2　受迫振动20

11.6.3　共振21

11.7　电磁振荡22

11.7.1　振荡电路　无阻尼自由电磁振荡22

11.7.2　无阻尼电磁振荡的振荡方程23

11.7.3　无阻尼自由电磁振荡的能量24

11.8　非线性系统的振动和混沌25

11.8.1 非线性系统的振动25

11.8.2 混沌26

11.9 习题27

第12章　机械波33

12.1　机械波的一般概念33

12.1.1　机械波产生的条件33

12.1.2　横波和纵波34

12.1.3 波面波前波线34

12.2　平面简谐波的波函数37

12.2.1　平面简谐波的波函数37

12.2.2　波函数的物理含义39

12.3　波的能量能流密度41

12.3.1 波的能量41

12.3.2　能流能流密度43

12.4　惠更斯原　理波的衍射　反射和折射44

12.4.1　惠更斯原理44

12.4.2　波的衍射44

12.4.3 波的反射和折射45

12.5　波的叠加原理波的干涉46

12.6　驻波48

12.6.1　驻波方程48

12.6.2　半波损失50

12.6.3　驻波的能量51

12.6.4　振动的简正模式51

12.7　多普勒效应53

12.8　声波56

12.8.1 声波56

12.8.2　超声波58

12.8.3　次声波58

12.9　平面电磁波59

12.9.1 电磁波的产生与传播59

12.9.2　平面电磁波的性质61

12.9.3 电磁波的能量61

12.9.4　电磁波谱62

12.10　习题63

模块5　波动光学70

第13章　光的干涉70

13.1　光源单色性光程相干光70

13.1.1 光源70

13.1.2　光源单色性71

13.1.3　光程与光程差71

13.1.4　光的相干现象73

13.2　双缝干涉75

13.2.1　杨氏双缝干涉实验75

13.2.2　干涉条纹的分布76

13.3　薄膜干涉77

13.3.1　等倾干涉77

13.3.2　等厚干涉81

13.4　迈克尔孙干涉仪85

13.4.1　迈克尔孙干涉仪85

13.4.2　迈克尔孙—莫雷实验86

13.5　分波面干涉装置87

13.5.1　菲涅尔双面镜88

13.5.2　菲涅尔双棱镜88

13.5.3　劳埃德镜88

13.5.4　比耶对切透镜89

13.6　时间相干条纹可见度89

13.6.1 时间相干性90

13.6.2　条纹的可见度90

13.7　习题92

第14章　光的衍射95

14.1　惠更斯—菲涅尔原理95

14.1.1　光的衍射现象95

14.1.2　惠更斯—菲涅尔原理96

14.1.3　菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射96

14.2　单缝衍射97

14.2.1　单缝夫琅禾费衍射97

14.2.2　单峰衍射的条纹空间分布97

14.2.3　单缝衍射的光强计算100

14.3 圆孔衍射102

14.3.1 圆孔衍射102

14.3.2　光学仪器的分辨能力102

14.4　光栅衍射104

14.5　X射线衍射108

14.6　习题109

第15章　光的偏振111

15.1 自然光偏振光111

15.2　偏振片马吕斯定律112

15.2.1　偏振片112

15.2.2　马吕斯定律113

15.3 反射光和折射光的偏振规律114

15.4　双折射115

15.4.1　双折射现象115

15.4.2　光轴主平面115

15.4.3　双折射现象的解释116

15.4.4　尼科耳棱镜117

15.5　椭圆偏振光和圆偏振光118

15.5.1　椭圆偏振光和圆偏振光118

15.5.2　四分之一波片119

15.5.3　偏振光的干涉120

15.6　旋光现象121

15.7　习题122

模块6　近代物理126

第16章　相对论基础126

16.1　狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式126

16.1.1　迈克尔孙—莫雷实验126

16.1.2　狭义相对论的基本原理127

16.1.3　洛伦兹变化式128

16.2　相对论速度变换式129

16.3　狭义相对论的时空观131

16.3.1 关于“同时”的相对性131

16.3.2　时间延缓132

16.3.3　长度收缩132

16.3.4　相对性与绝对性133

16.4　狭义相对论动力学基础133

16.4.1　相对论力学的基本方程133

16.4.2　质量和能量的关系134

16.4.3　动量和能量的关系135

16.5　广义相对论简介136

16.6 习题138

第17章　量子物理141

17.1 黑体辐射普朗克的量子假设141

17.1.1　黑体黑体辐射142

17.1.2　黑体辐射的实验定律143

17.1.3　普朗克量子假设普朗克黑体辐射公式143

17.2　光电效应　爱因斯坦光子理论145

17.2.1　光电效应的实验规律145

17.2.2　爱因斯坦光子理论146

17.2.3　光的波-粒二象性147

17.2.4　光电效应的应用147

17.3　康普顿效应148

17.4　氢原子光谱玻尔的氢原子理论150

17.4.1　近代关于氢原子光谱的研究150

17.4.2　玻尔的氢原子理论及其缺陷151

17.5　德布罗意波实物粒子的波-粒二象性153

17.5.1　德布罗意波153

17.5.2　德布罗意波的实验证明154

17.6　不确定度关系155

17.7　波函数薛定谔方程157

17.7.1　波函数157

17.7.2　薛定谔方程159

17.8　一维无限深势阱问题160

17.8.1　一维无限深势阱160

17.8.2　一维势垒隧道效应163

17.9　量子力学中的氢原子问题163

17.9.1 氢原子的薛定谔方程163

17.9.2　量子化和量子数164

17.9.3　基态氢原子的电子分布概率165

17.10　电子的自旋多电子原子中的电子分布166

17.10.1 电子的自旋166

17.10.2　多电子原子中的电子分布167

17.11 习题168

附录171

复习题答案174

参考文献180