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第三篇 电磁学3

第10章 静电场3

10.1 电荷 电场3

10.1.1 电荷3

10.1.2 电场3

10.1.3 电荷守恒 电荷的量子化4

10.2 库仑定律4

10.3 电场强度5

10.3.1 电场强度的定义5

10.3.2 场强的叠加原理6

10.4 电通量和高斯定理9

10.4.1 电场线10

10.4.2 电通量11

10.4.3 真空中静电场的高斯定理12

10.4.4 运用高斯定理计算电场强度14

10.5 静电场力做功的特点 静电场的环路定理17

10.5.1 静电场力的功18

10.5.2 静电场的环路定理19

10.6 电势19

10.6.1 电势差 电势19

10.6.2 电势的计算21

10.6.3 等势面23

10.7 电势梯度24

10.8 静电势能26

10.8.1 电荷在外电场中的静电势能26

10.8.2 电荷系的静电能28

习题29

第11章 静电场中的导体和电介质34

11.1 静电场中的导体34

11.1.1 导体的静电平衡条件34

11.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布34

11.1.3 静电屏蔽35

11.1.4 导体存在时静电场的分析计算36

11.2 静电场中的电介质38

11.2.1 电介质的极化38

11.2.2 介质中的高斯定理39

11.2.3 介质中高斯定理的应用41

11.3 电容和电容器43

11.3.1 电容43

11.3.2 电容器电容的计算44

11.3.3 电容器的串并联46

11.3.4 电容器存储的静电能47

习题49

第12章 稳恒磁场54

12.1 电流和电流密度54

12.1.1 电流 电流强度54

12.1.2 电流密度55

12.1.3 电流的连续性方程55

12.2 电阻率 欧姆定律56

12.2.1 欧姆定律56

12.2.2 电阻率56

12.2.3 欧姆定律的微分形式57

12.2.4 超导体58

12.3 电源 电动势59

12.3.1 电源59

12.3.2 电动势59

12.4 基本磁现象60

12.5 磁场 磁感应强度61

12.6 毕奥-萨伐尔定律 磁场的高斯定理62

12.6.1 毕奥-萨伐尔定律62

12.6.2 磁通量 磁场的高斯定理63

12.6.3 毕奥-萨伐尔定律应用63

12.7 安培环路定理及应用66

12.7.1 安培环路定理66

12.7.2 安培环路定理的应用68

12.8 磁力69

12.8.1 带电粒子在磁场中的运动69

12.8.2 霍尔效应71

12.8.3 磁场对载流导线和载流线圈的作用72

习题77

第13章 磁场中的磁介质83

13.1 磁介质对磁场的影响83

13.1.1 磁介质的磁化机理83

13.1.2 顺磁质84

13.1.3 抗磁质84

13.2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度85

13.2.1 磁化强度85

13.2.2 磁介质中的安培环路定理85

13.3 铁磁质87

13.3.1 磁畴88

13.3.2 磁化曲线88

13.3.3 磁滞回线89

13.3.4 铁磁性材料90

13.3.5 磁屏蔽91

习题91

第14章 电磁感应 电磁场93

14.1 法拉第电磁感应定律93

14.1.1 电磁感应现象93

14.1.2 电磁感应定律94

14.1.3 感应电动势方向的确定94

14.2 动生电动势和应用96

14.2.1 动生电动势96

14.2.2 转动线圈内的感应电动势和感应电流98

14.3 感生电动势和感生电场98

14.3.1 感生电场98

14.3.2 感生电场与磁场的关系99

14.3.3 感应电动势的两种计算公式99

14.3.4 感生电场的应用101

14.4 自感和互感103

14.4.1 自感103

14.4.2 互感104

14.4.3 自感与互感的关系106

14.5 磁场的能量106

14.5.1 自感磁能106

14.5.2 互感磁能107

14.5.3 磁能密度107

14.6 麦克斯韦电磁场理论108

14.6.1 位移电流109

14.6.2 麦克斯韦方程组113

14.6.3 洛伦兹力公式115

习题116

第15章 电磁波123

15.1 电磁波的波动方程123

15.1.1 相互激发的电磁场123

15.1.2 电磁波的波动方程的推导124

15.1.3 均匀介质中的平面波124

15.2 电磁波的性质 坡印廷矢量126

15.2.1 平面电磁波的性质126

15.2.2 坡印廷矢量126

15.2.3 辐射压强127

15.3 振荡电偶极子的辐射128

15.3.1 振荡电偶极子的辐射公式128

15.3.2 电磁波的产生与传播130

15.4 电磁波谱131

习题133

参考文献134

第四篇 波动光学137

第16章 光的干涉137

16.1 光源和相干光137

16.1.1 光源137

16.1.2 光的叠加137

16.1.3 从普通光源获得相干光的方法139

16.2 光程139

16.2.1 光程 光程差140

16.2.2 透镜的等光程性140

16.3 杨氏双缝干涉141

16.3.1 杨氏双缝干涉141

16.3.2 洛埃镜144

16.3.3 半波损失144

16.4 薄膜干涉——等倾条纹145

16.4.1 薄膜干涉145

16.4.2 等倾干涉146

16.4.3 增透膜和增反膜148

16.5 劈尖干涉——等厚干涉149

16.5.1 劈尖干涉149

16.5.2 牛顿环151

16.6 迈克尔逊干涉仪153

16.6.1 迈克尔逊干涉仪的结构153

16.6.2 观察等倾条纹和等厚条纹154

16.6.3 迈克尔逊干涉仪的应用155

16.7 法布里-珀罗干涉仪155

16.7.1 法布里-珀罗干涉仪实验装置155

16.7.2 多光束干涉条纹的产生原理156

16.7.3 法布里-珀罗装置干涉条纹的锐度158

16.7.4 法布里-珀罗干涉仪在光谱分析中的应用159

16.8 干涉条纹的可见度 光场的相干性160

16.8.1 干涉条纹的可见度160

16.8.2 干涉条纹光场的时间相干性161

16.8.3 光场的空间相干性162

16.8.4 光场相干性的总结164

思考题164

习题165

第17章 光的衍射168

17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理168

17.1.1 光的衍射现象168

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理169

17.1.3 两类衍射问题170

17.2 单缝的夫琅禾费衍射170

17.2.1 衍射实验装置170

17.2.2 菲涅耳波带法171

17.2.3 单缝衍射条纹的分布特征172

17.3 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领174

17.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射175

17.3.2 光学仪器的分辨本领176

17.4 衍射光栅177

17.4.1 光栅177

17.4.2 光栅衍射条纹178

17.4.3 光栅光谱180

17.4.4 光栅的分辨本领182

17.4.5 干涉和衍射的区别和联系184

17.5 X射线的衍射184

17.5.1 劳厄实验184

17.5.2 布拉格方程185

思考题186

习题186

第18章 光的偏振189

18.1 自然光和偏振光189

18.2 起偏和检偏 马吕斯定律190

18.2.1 起偏和检偏191

18.2.2 马吕斯定律191

18.3 反射光、折射光和散射光的偏振193

18.3.1 反射光和折射光的偏振193

18.3.2 散射光的偏振194

18.4 光的双折射195

18.4.1 双折射现象195

18.4.2 光轴与主平面196

18.4.3 单轴晶体中的子波波阵面196

18.4.4 晶体偏振器件197

18.4.5 波晶片198

18.5 椭圆偏振光和圆偏振光——偏振态的检定199

18.5.1 椭圆和圆偏振光199

18.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光的获取200

18.5.3 偏振态的检定201

18.5.4 偏振光的干涉202

18.6 人工双折射203

18.6.1 光弹性效应203

18.6.2 电光效应204

思考题205

习题205

第19章 几何光学207

19.1 几何光学基本定律207

19.1.1 光线的概念207

19.1.2 几何光学定律207

19.1.3 全反射208

19.1.4 棱镜与色散210

19.1.5 彩虹的光学原理211

19.2 成像213

19.2.1 光在单个球面上的折射成像213

19.2.2 薄透镜成像215

19.2.3 高斯公式与牛顿公式 横向放大率216

19.2.4 密接薄透镜组216

19.2.5 作图法求像217

19.3 光学仪器218

19.3.1 人眼218

19.3.2 显微镜220

19.3.3 望远镜221

19.3.4 棱镜光谱仪222

习题223

参考文献225

第五篇 近代物理基础229

第20章 狭义相对论基础229

20.1 伽利略变换 经典力学时空观229

20.1.1 伽利略变换229

20.1.2 经典力学时空观230

20.1.3 力学相对性原理230

20.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换231

20.2.1 狭义相对论的两条基本原理231

20.2.2 洛伦兹变换232

20.2.3 洛伦兹变换的推导233

20.2.4 对洛伦兹变换的几点说明234

20.2.5 洛伦兹速度变换235

20.3 狭义相对论时空观236

20.3.1 “同时”的相对性236

20.3.2 时间膨胀237

20.3.3 长度收缩239

20.3.4 因果关系241

20.4 狭义相对论动力学241

20.4.1 动量、质量与速度的关系242

20.4.2 相对论性质量公式的推导242

20.4.3 质量和能量的关系243

20.4.4 质能公式在核反应中的应用245

20.4.5 能量和动量的关系247

思考题247

习题248

第21章 量子物理基础250

21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设250

21.1.1 热辐射的实验定律251

21.1.2 普朗克的量子假设252

21.2 光电效应和康普顿效应 光的波粒二象性254

21.2.1 光电效应254

21.2.2 康普顿效应257

21.2.3 光的波粒二象性259

21.3 氢原子的玻尔理论259

21.3.1 氢原子光谱259

21.3.2 玻尔的氢原子理论260

21.3.3 玻尔氢原子理论的局限性263

21.4 量子力学的基本概念和基本原理263

21.4.1 德布罗意物质波假说263

21.4.2 玻恩对德布罗意波的统计解释265

21.4.3 海森堡不确定关系266

21.5 薛定谔方程及应用268

21.5.1 薛定谔方程269

21.5.2 由薛定谔方程得出的几个推论270

21.6 电子自旋 原子的壳层模型273

21.6.1 电子的自旋273

21.6.2 原子的壳层结构275

21.7 激光277

21.7.1 原子的自发辐射和受激辐射277

21.7.2 激光原理278

思考题279

习题281

参考文献282