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第三部分　光学 387

第十五章　光的干涉 387

§15-1　光学概论 387

一　从经典光学到现代光学 387

二　光的电磁理论 388

三　光波的复振幅描述 390

§15-2　光波的相干叠加 391

一　光波的叠加 391

二　相干条件 392

三　光程和光程差 393

§15-3　分波前干涉 394

一　杨氏实验 394

二　菲涅耳双面镜和劳埃德镜 397

三　干涉条纹的可见度　光源的宽度和单色性 398

§15-4　分振幅干涉 402

一　薄膜干涉原理 402

二 等倾干涉 403

三　等厚干涉 405

四　迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗干涉仪 406

习题 411

第十六章　光的衍射 414

§16-1 光的衍射现象　惠更斯-菲涅耳原理 414

一　光的衍射现象及其分类 414

二　惠更斯-菲涅耳原理 415

一　单缝的夫琅禾费衍射 416

§16-2　单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 416

二　圆孔的夫琅禾费衍射 419

三　光学仪器的分辨本领 420

§16-3　光栅 423

一　光栅的构成 423

二　光栅衍射图样 423

三　光栅衍射图样的特点 425

四　光栅光谱 426

一　X射线的发现和应用 429

§16-4　X射线在晶体上的衍射 429

二　布拉格条件 430

三 电子衍射和中子衍射 432

四 劳厄相和德拜相 432

§16-5　现代光学 434

一　光学信息处理 434

二　全息照相 437

习题 441

第十七章　光的偏振 443

§17-1 自然光和偏振光 443

一　光的偏振态 443

二　线偏振光和自然光的光强 444

§17-2　偏振光的产生和检验 444

一　二向色性和偏振片 444

二　起偏器和检偏器 445

三　光在反射和折射时的偏振玻片堆 447

四 晶体的双折射和偏振元件 448

五　椭圆偏振光和圆偏振光的获得和检验 453

§17-3　偏振光的干涉 454

一　偏振光的干涉现象 454

二　偏振光的干涉原理色偏振 455

三　光弹效应和电光效应 457

§17-4　旋光 459

一 晶体和溶液的旋光性 459

二　磁致旋光 460

习题 461

第十八章　光的吸收、散射和色散 463

§18-1 光的吸收 463

一 吸收定律 463

二　一般吸收和选择吸收　吸收光谱 464

§18-2　光的散射 466

一　光的散射现象及其分类 466

二　瑞利散射定律 467

三　散射光的强度和偏振状态 468

四　拉曼散射 469

§18-3　光的色散 472

一　光的色散 472

二　正常色散和反常色散 474

§18-4　非线性光学 475

一　非线性光学现象 475

二　非线性光学现象的解释 476

习题 477

第四部分　量子力学 479

第十九章　从经典物理学到量子力学 479

§19-1 从经典物理学到前期量子论 479

一　黑体辐射　普朗克的能量子假说 480

二　光电效应　爱因斯坦的光量子论 484

三　原子结构和原子光谱　玻尔的量子论 489

§19-2　量子力学的建立和发展 494

一　海森伯矩阵力学的提出 494

二　德布罗意波　薛定谔波动力学的提出 495

三　量子理论的发展 497

习题 499

第二十章　波函数与薛定谔方程 501

§20-1　波函数的统计诠释 501

一　概率波 501

二　统计诠释及其他物理条件对波函数提出的要求 503

§20-2　力学量的统计不确定性 505

一　不确定性原理 505

二　动量分布概率 506

三　力学量的平均值　算符的引进 508

§20-3　态叠加原理 510

一　量子态及其表象 510

二　态叠加原理 511

§20-4　薛定谔方程 514

一　薛定谔方程的引进 514

二　定域的概率守恒 516

三　定态薛定谔方程 518

§20-5　一维定态问题 519

一　无限深方势阱　离散谱 520

二　线性谐振子 523

三　方势垒的穿透　隧道效应 528

习题 532

第二十一章　力学量与本征态 535

§21-1 量子力学中的力学量 535

一　力学量用算符表达 535

二　量子力学中的哈密顿量 薛定谔方程的普遍形式 536

§21-2　本征值和本征函数　线性厄米算符 537

一　力学量算符的本征值方程 537

二　线性厄米算符 539

三　厄米算符的性质　厄米算符与力学量 542

§21-3　厄米算符的对易关系 543

一　算符的一般运算规则　对易式 543

二　量子力学的基本对易式 545

三　角动量算符各分量之间的对易式 546

§21-4　共同本征函数 547

一　不同力学量同时有确定值的条件　共同本征函数 547

二　角动量（？，？z）的共同本征函数　球谐函数 548

三 力学量完全集　本征函数的完全性 549

四　狄拉克符号 552

五 占有数表象 553

§21-5　力学量随时间的变化 守恒量与对称性 554

一　力学量平均值随时间的变化 554

二 守恒量 555

三　守恒量与对称性 556

§21-6　量子力学的基本假设 558

习题 559

第二十二章　有心力场和电磁场中的粒子 561

§22-1　粒子在有心力场中的运动 561

一　角动量守恒与力学量完全集 561

二　径向方程与能量本征值 561

一　两体问题化为单体问题 563

§22-2　氢原子的能级和能量本征函数 563

二　氢原子的径向方程和能量本征值 564

三　氢原子的能量本征函数 566

§22-3　氢原子和类氢离子的结构与性质 568

一　氢原子的能级特点及简并度 568

二　氢原子的波函数及概率分布 569

三　氢原子的电流分布与磁矩 574

四　类氢离子 577

§22-4　粒子在电磁场中的运动 577

一　有电磁场情况下的薛定谔方程 577

二　阿哈罗诺夫-玻姆效应（AB效应） 578

三　塞曼效应和帕邢-巴克效应 580

习题 583

第二十三章　自旋和全同粒子 584

§23-1 电子自旋 584

一　电子自旋假设 584

二 电子自旋态的描述 586

三 自旋算符 588

四 自旋轨道耦合　总角动量 588

五 电子自旋对正常塞曼效应的影响以及反常塞曼效应 590

六 电子顺磁共振和核磁共振 592

§23-2　全同粒子系和原子组态 593

一　全同粒子系的交换对称性 593

二　全同粒子系的波函数　泡利不相容原理 596

三　两个电子的自旋三重态和单态　正氦和仲氦 599

四 多电子原子的角动量 601

五 元素周期表　原子的电子壳层结构 602

习题 605

第二十四章　微扰论和量子跃迁 606

§24-1　定态微扰论 606

一　非简并定态微扰论 606

二　简并定态微扰论 609

§24-2　含时微扰论和量子跃迁 611

一　含时微扰论 611

二　量子跃迁和跃迁概率 612

§24-3　光的吸收和辐射 614

一　光的吸收和受激辐射 614

二 自发辐射 615

§24-4　激光的基本原理 617

一　受激辐射光放大与粒子数反转 617

二　光学共振腔 618

三　激光器和激光的应用 620

第五部分　热物理学 623

第二十五章　热力学基础 623

§25-1　热力学平衡的基本概念 623

一　热物理学概述 623

二　热力学系统的平衡态 624

三　态参量和态函数 625

四　热力学第零定律　温度 626

五　物态方程 630

一　热力学过程 632

§25-2　热力学第一定律 632

二 功 633

三　热力学第一定律 634

四　焓 635

五 热容 637

六　气体的态函数　热力学过程 638

习题 645

一　系统的微观运动状态及其描述 649

§26-1　统计物理学的基本概念 649

第二十六章　统计物理学基础 649

二　等概率假设 653

三　三类系统的分布和微观态数 655

§26-2　最概然分布 657

一　玻尔兹曼分布 657

二　玻色分布和费米分布 659

三　经典极限条件和能量连续条件 660

习题 664

二　微观态数随能量的变化 665

一　微观态数与无序度 665

第二十七章　热力学第二定律和第三定律 665

§27-1　熵 665

三　趋向热平衡　β的物理意义 667

四　熵的概念　玻尔兹曼关系 669

§27-2　热力学第二定律 670

一　可逆过程与不可逆过程 670

二　热力学第二定律的表述 672

三　过程的方向 674

四　熵变的计算 675

五　热机效率　卡诺定理 676

§27-3 自由能和自由焓 680

一　热平衡的熵判据 680

二 自由能 680

三 自由焓 682

四 开系和多元系的热力学基本方程　化学势 683

一　能斯特定理 684

§27-4　热力学第三定律 684

二　绝对零度不能达到原理 685

习题 686

第二十八章　均匀物质的统计热力学 687

§28-1　热力学函数 687

一　态函数的全微分和麦克斯韦关系 687

二　基本热力学函数的确定 689

一　热力学量的统计表达式 690

§28-2　玻尔兹曼统计 690

二　经典理想气体的热力学函数和速度分布 692

三　能量均分定理　气体的热容 696

四 固体的热容 698

§28-3　玻色统计和费米统计 701

一　热力学量的统计表达式 701

二　声子和元激发 702

三　玻色-爱因斯坦凝聚　液氦的超流动性 709

四　金属中的自由电子气体 713

五 能带论 718

六　非晶体、准晶和富勒烯 720

七　元激发和对称破缺 721

习题 723

第二十九章　相变和临界现象 726

§29-1 单元系的相变及其分类 726

一　单元复相系的平衡条件 726

二　单元复相系的平衡性质 727

三　相变的分类 732

四　液晶及其相变 734

§29-2　临界现象 735

一　气液相变的临界现象 735

二　气液相变以外的连续相变现象 737

三　相变理论的发展 739

习题 747

§30-1　输运现象和玻尔兹曼方程 748

一　气体分子运动的简化模型 748

第三十章　非平衡热力学和统计物理学 748

二　输运现象的宏观规律 752

三　输运现象的微观解释 753

四　玻尔兹曼方程 756

五　H定理 758

§30-2　耗散结构 759

一 自组织现象 759

二　开系的熵变和非平衡态 763

三　耗散结构的形成和应用 765

附录A　物理常量和数据 773

附录A.1 基本物理常量（2002年国际推荐值） 773

附录A.2　保留单位和标准值 773

附录F　几何光学的基础知识 774

附录G　概率的基本概念及运算 777

附录H　角动量算符的球面坐标表达式 779

附录I　统计物理中常用的积分 783

参考文献 785