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第十章 机械振动和电磁振荡 1

10-1 谐振动 2

一、谐振动的特征及其表达式 2

二、描述谐振动的特征量 5

三、谐振动的旋转矢量图示法 8

四、几种常见的谐振动 11

五、谐振动的能量 14

六、用能量法解谐振动问题 16

10-2 阻尼振动 20

10-3 受迫振动 共振 23

一、受迫振动 23

二、共振 25

10-4 电磁振荡 27

一、LC电路的振荡 27

二、受迫振荡 电共振 29

三、力电类比 31

10-5 一维谐振动的合成 31

一、同一直线上两个同频率的谐振动的合成 32

二、同一直线上两个不同频率的谐振动的合成拍 35

10-6 二维谐振动的合成 39

一、相互垂直的两个同频率谐振动的合成 39

二、相互垂直的两个不同频率谐振动的合成 40

10-7 振动的分解 频谱 41

10-8 非线性振动与混沌 43

习题 46

第十一章 机械波和电磁波 51

11-1 机械波的产生和传播 52

一、机械波产生的条件 52

二、机械波传播的特点 52

三、波的几何描述 54

四、描述波动的特征量 55

附录 介质的形变及其模量 57

11-2 平面简谐波的波函数 59

一、波函数 59

二、平面简谐波的波函数 59

三、平面简谐波波函数的物理意义 60

四、平面简谐波波函数的其他形式 61

11-3 平面波的波动方程 65

一、平面波的波动方程 65

二、波动方程的建立 65

11-4 波的能量 波的强度 66

一、波的能量 能量密度 66

二、能流 波的强度 69

三、平面波和球面波的振幅 69

11-5 声波 超声波 次声波 71

一、声压 71

二、声强 声强级 72

三、超声波 74

四、次声波 75

11-6 电磁波 76

一、电磁波的辐射和传播 76

二、电磁波的性质 79

三、电磁波的能量 80

四、电磁波的动量 83

五、电磁波谱 83

11-7 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射 85

一、惠更斯原理 85

二、波的衍射 86

三、波的反射和折射 87

11-8 波的叠加原理 波的干涉 驻波 88

一、波的叠加原理 88

二、波的干涉 88

三、驻波 91

四、弦线上的驻波 95

五、半波损失 96

11-9 多普勒效应 冲击波 98

一、多普勒效应 98

二、电磁波的多普勒效应 101

三、多普勒效应的应用 101

四、冲击波 103

习题 104

第十二章 光学 109

12-1 几何光学简介 110

一、光的传播规律 110

二、全反射 112

三、光在平面上的反射和折射 113

四、光在球面上的反射和折射 115

五、薄透镜 124

六、光学仪器 128

12-2 相干光 133

一、普通光源的发光机理 133

二、单色光 133

三、相干光 134

四、相干光的获得方法 134

五、光源的相干长度 134

12-3 双缝干涉 135

一、杨氏双缝实验 135

二、干涉明暗条纹的位置 136

三、干涉条纹的强度分布 137

四、劳埃德镜实验 139

12-4 光程与光程差 140

一、光程 140

二、光程差 141

三、物像之间的等光程性 142

四、反射光的相位突变和附加光程差 142

12-5 薄膜干涉 144

一、等倾干涉条纹 144

二、增透膜和高反射膜 146

三、等厚干涉条纹 148

12-6 迈克耳孙干涉仪 154

12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 156

一、光的衍射现象 156

二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 157

三、惠更斯-菲涅耳原理 158

12-8 单缝的夫琅禾费衍射 158

一、单缝的夫琅禾费衍射 158

二、单缝衍射条纹光强的计算——振幅矢量法 162

12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 165

一、圆孔的夫琅禾费衍射 165

二、光学仪器的分辨本领 166

12-10 光栅衍射 170

一、光栅衍射 170

二、光栅衍射条纹的成因 170

三、光栅方程 172

四、缺级 172

五、光栅光谱 172

六、光栅衍射的强度分布 175

七、光栅的分辨本领 178

八、干涉、衍射的区别和联系 179

12-11 X射线的衍射 181

12-12 光的偏振状态 183

一、线偏振光（平面偏振光） 183

二、自然光 184

三、部分偏振光 184

四、圆偏振光和椭圆偏振光 185

12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 185

一、起偏和检偏 185

二、马吕斯定律 186

12-14 反射和折射时光的偏振 188

12-15 光的双折射 191

一、寻常光和非常光 191

二、光轴 主平面 191

三、单轴晶体的子波波阵面 192

四、惠更斯原理在双折射现象中的应用 193

五、晶体的二向色性和偏振片 193

12-16 偏振光的干涉 人为双折射 195

一、偏振光的干涉 195

二、人为双折射 197

12-17 旋光性 200

12-18 现代光学简介 202

一、傅里叶光学 202

二、全息照相 203

三、非线性光学 205

习题 206

第十三章 早期量子论和量子力学基础 214

13-1 热辐射 普朗克的能量子假设 215

一、热辐射现象的描述 215

二、黑体辐射实验定律 217

三、经典理论的困难 220

四、普朗克的能量子假设 221

13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 224

一、光电效应的实验规律 224

二、光的波动说的缺陷 226

三、爱因斯坦的光子理论 226

四、光的波粒二象性 227

13-3 康普顿效应 229

一、康普顿效应 229

二、光子理论的解释 230

13-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 234

一、氢原子光谱的规律性 234

二、玻尔的氢原子理论 235

三、氢原子轨道半径和能量的计算 236

四、玻尔理论的缺陷 238

13-5 德布罗意波 微观粒子的波粒二象性 240

一、德布罗意波 240

二、戴维孙-革末实验 243

三、微观粒子的波粒二象性 245

13-6 不确定性原理 246

13-7 波函数及其统计诠释 250

一、物质波波函数及其统计诠释 250

二、量子态叠加原理 253

三、量子计算机 254

13-8 薛定谔方程 255

13-9 一维定态薛定谔方程的应用 258

一、一维无限深势阱 258

二、一维势垒 隧道效应 263

三、谐振子 266

13-10 量子力学中的氢原子问题 267

一、氢原子的薛定谔方程 267

二、氢原子中电子的概率分布 269

13-11 电子的自旋 原子的电子壳层结构 272

一、施特恩-格拉赫实验 272

二、电子的自旋 273

三、四个量子数 274

四、原子的电子壳层结构 275

习题 277

第十四章 激光和固体的量子理论简介 282

14-1 激光 283

一、受激吸收、自发辐射和受激辐射 283

二、产生激光的基本条件 284

三、激光器 285

四、激光的特性及其应用 287

五、激光冷却 288

14-2 固体的能带结构 288

一、电子共有化 289

二、能带的形成 290

三、满带、导带和禁带 291

四、导体、半导体和绝缘体 292

14-3 半导体 293

一、本征半导体 293

二、杂质半导体 294

三、pn结 295

14-4 超导体 297

一、超导电现象 297

二、超导体的主要特性 298

三、BCS理论 301

四、超导电性的应用 301

14-5 团簇和纳米材料 302

一、团簇 足球烯 302

二、纳米材料 303

三、碳纳米管和石墨烯 304

习题 304

第十五章 原子核物理和粒子物理简介 306

15-1 原子核的基本性质 307

一、原子核的电荷和质量 307

二、原子核的大小 308

三、核子和核的自旋与磁矩 309

四、核磁共振 309

五、核力和介子 311

15-2 原子核的结合能 裂变和聚变 312

一、原子核的结合能 312

二、重核的裂变 315

三、轻核的聚变 316

15-3 原子核的放射性衰变 317

一、放射性衰变定律 317

二、放射性强度 319

三、α衰变 320

四、β衰变 321

五、γ衰变 322

六、放射性同位素的应用 322

15-4 粒子物理简介 323

一、粒子的发现概况 323

二、粒子的分类 323

三、粒子的相互作用 325

四、守恒定律 325

五、强子的夸克模型 326

六、粒子物理的标准模型与相互作用 328

15-5 宇宙学简介 329

一、哈勃定律 宇宙膨胀说 329

二、大爆炸宇宙模型 330

三、宇宙的演化 330

四、大爆炸宇宙模型的成功和困难 332

五、宇宙的未来 333

习题 334

附录 MATLAB计算程序 336

习题答案 339