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第四部分 振动 波动和波动光学1

第1章 振动1

1.1简谐振动运动学1

1.2简谐振动动力学4

1.3阻尼振动 受迫振动和共振8

1.4沿同一直线振动的合成 频谱分析11

1.5沿两条互相垂直直线的振动的合成15

1.6非线性的基本概念 混沌17

本章内容提要21

问题和习题23

第2章 机械波26

2.1机械波的产生和传播26

2.2平面简谐波30

2.3机械波的能量密度和能流35

2.4惠更斯原理 波的衍射、反射和折射39

2.5波的相干叠加 驻波44

2.6多普勒效应48

本章内容提要51

问题和习题53

第3章 电磁波56

3.1电磁波波动方程 赫兹实验56

3.2电磁波的发射 天线 电偶极辐射59

3.3平面单色电磁波62

3.4电磁波在介质分界面上的反射和折射66

3.5电磁波干涉和衍射69

3.6电磁波的合成 群速度71

3.7地球的电磁环境和无线电波通信73

本章内容提要77

问题和习题79

第4章 波动光学（Ⅰ）81

4.1光波的相干叠加——干涉81

4.2分波阵面干涉84

4.3空间相干性和时间相干性88

4.4分振幅方法——薄膜等倾干涉91

4.5分振幅方法——薄膜等厚干涉94

4.6迈克耳孙干涉仪97

本章内容提要100

问题和习题101

第5章 波动光学（Ⅱ）104

5.1光单缝夫琅禾费衍射104

5.2圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领108

5.3光栅的夫琅禾费衍射110

5.4 X射线的晶格衍射116

本章内容提要118

问题和习题119

第6章 波动光学（Ⅲ）121

6.1光的偏振态 线偏振光的获得121

6.2双折射现象127

6.3偏振棱镜 波片 圆和椭圆偏振光的产生和检验131

6.4偏振光的干涉136

6.5人工双折射138

本章内容提要140

问题和习题141

第五部分 相对论 物理学中的对称性143

第1章 狭义相对论143

1.1狭义相对论产生的背景和实验基础143

1.2狭义相对论的基本原理148

1.3洛伦兹变换151

1.4相对论的时空性质156

1.5相对论的速度合成 相对论时空结构161

本章内容提要164

问题和习题165

第2章 相对论质点力学 电磁场的相对性167

2.1洛伦兹协变式的数学形式167

2.2相对论质点力学方程171

2.3质量-能量、动量-能量关系 相对论的Doppler效应175

2.4电磁现象的统一性和电磁场的相对性180

本章内容提要183

问题和习题184

第3章 广义相对论简介186

3.1广义相对论原理186

3.2广义相对论的时空理论188

3.3广义相对论的实验验证190

本章内容提要194

问题和习题194

第4章 物理学中的对称性195

4.1对称的概念和对称性的数学描写195

4.2时空对称性和物理量、物理规律、物理相互作用199

4.3对称性和守恒定律202

4.4动力学对称性203

本章内容提要206

问题和习题206

第六部分 量子物理基础207

第1章 波粒二象性207

1.1黑体辐射问题 能量子假说208

1.2光子 光的波粒二象性213

1.3原子结构的玻尔理论217

1.4实物粒子的波动性 物质波220

本章内容提要226

问题和习题227

第2章 波函数229

2.1不确定性关系式229

2.2量子态的描述 波函数232

2.3量子态叠加原理235

2.4平面波波函数的归一化 动量取值的概率237

本章内容提要240

问题和习题241

第3章 薛定谔方程 几个典型量子现象242

3.1薛定谔方程242

3.2定态薛定谔方程245

3.3粒子在一维无限深势阱中的运动248

3.4一维线性谐振子251

3.5势垒贯穿254

本章内容提要258

问题和习题259

第4章 力学量的算子表示 量子测量261

4.1线性厄米算子261

4.2力学量用线性厄米算子表示263

4.3算子的对易关系 对易关系的物理意义265

4.4角动量算子 角动量算子的本征值和本征函数267

4.5电子自旋 泡利算子270

4.6量子测量273

本章内容提要276

问题和习题277

第5章 原子结构279

5.1中心力场问题279

5.2氢原子和类氢离子282

5.3角动量的合成 原子能级的精细结构287

5.4 Pauli原理 两电子自旋波函数290

5.5氦原子296

5.6多电子原子 原子壳层结构298

本章内容提要304

问题和习题307

第七部分 高新技术的物理基础309

第1章 固体物理和半导体材料309

1.1金属自由电子模型309

1.2量子统计 金属比热的量子理论313

1.3固体能带理论316

1.4导体、绝缘体和半导体319

1.5半导体材料和应用321

本章内容提要325

问题和习题326

第2章 超导物理学和超导技术327

2.1超导体的物理性质327

2.2超导体的微观理论330

2.3超导体的唯象理论和磁通量子化333

2.4约瑟夫森（Josephson）效应335

2.5超导量子干涉计（SQUID）338

2.6超导材料和应用340

本章内容提要343

问题和习题345

第3章量子跃迁 激光技术346

3.1与时间有关的微扰理论346

3.2简谐微扰 共振跃迁348

3.3光的发射和吸收351

3.4激光原理和激光器354

3.5激光特性和激光技术应用358

本章内容提要361

问题和习题362

第4章 核物理和核技术363

4.1原子核的基本性质363

4.2原子核结构365

4.3原子核放射性衰变370

4.4原子核反应374

4.5原子核能和核能的应用377

4.6核技术应用383

本章内容提要384

问题和习题385

第5章 量子纠缠和量子信息学基础386

5.1 EPR佯谬 贝尔不等式386

5.2量子位 量子门和量子非克隆定理390

5.3量子通信394

5.4量子计算399

5.5量子纠错403

本章内容提要407

问题和习题408

第6章 纳米科技409

6.1纳米尺度物理效应409

6.2纳米材料和纳米组装结构412

本章内容提要414

问题和习题415

附录416

附录7三维空间中的坐标系转动变换和三维张量416

附录8 Hilbert空间Dirac符号420

附录9 δ函数422

附录10线性厄米算子及其性质424

附录11角动量算子和球谐函数426

附录12 Pauli算子和Pauli矩阵429

附录13电子在周期势场中运动薛定谔方程的解431

习题参考答案435