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第五部分 相对论基础 1

第十八章 狭义相对论 2

第一节 伽利略相对性原理 2

一、伽利略相对性原理的内容 2

二、伽利略变换 3

三、经典力学的绝对时空观（伽利略－牛顿时空观） 7

第二节 狭义相对论的基本原理 8

一、电磁学向伽利略－牛顿相对性原理提出的挑战 8

二、狭义相对论基本原理的内容 15

第三节 洛伦兹变换 17

一、洛伦兹变换的内容 17

二、洛伦兹坐标变换的推导 19

三、相对论速度变换公式 23

第四节 狭义相对论的时空观 26

一、同时的相对性 26

二、时间延缓效应 29

三、长度的相对性 33

第五节 相对论的质量、动量和能量 37

一、相对论质量 37

二、相对论力学动力学方程 42

三、相对论动能 43

四、相对论质量和能量的关系 45

五、动量与能量的关系 49

习题 50

第十九章 广义相对论简介 52

第一节 惯性质量与引力质量 53

第二节 广义相对论的基本假设 55

一、爱因斯坦升降机的理想实验 55

二、直线加速参考系中的惯性力 55

三、等效原理 57

四、局域惯性系 58

五、广义相对性原理 59

第三节 广义相对论的检验 60

一、行星近日点的进动 60

二、光线在引力场中偏折 61

三、雷达回波延迟 61

第四节 有引力场的空间与时间 62

习题 63

第六部分 量子物理 64

第二十章 光（辐射）的波粒+二象性 66

第一节 热辐射普朗克的量子假设 66

一、热辐射的基本概念 67

二、基尔霍夫辐射定律 69

三、绝对黑体 70

四、绝对黑体的热辐射实验定律 71

五、经典理论的困难和普朗克的能量子假设 74

一、光电效应的实验规律 77

第二节 光电效应 77

二、光电效应与光的波动学的剧烈冲突 81

三、爱因斯坦的光量子论及其对光电效应的解释 82

四、多光子光电效应 86

五、内光电效应 86

第三节 康普顿效应 87

一、实验规律 87

二、X射线实验结果的解释 88

三、简短的历史回顾 91

第四节 光的波粒二象性 92

一、爱因斯坦光量子关系式 93

二、单光子双缝干涉实验分析 94

三、光子的不确定性原理 96

习题 97

第二十一章 电子的波粒二象性 99

第一节 德布罗意假设 99

一、戴维孙－革末电子衍射实验 101

第二节 德布罗意波的实验证明 101

二、电子显微镜 105

第三节 不确定性关系 106

一、电子单缝衍射实验 106

二、不确定性关系的讨论 108

第四节 波函数及其统计诠释 110

一、德布罗意平面波 111

二、波函数的统计诠释 112

三、统计诠释对波函数提出的要求 118

习题 120

第二十二章 薛定谔方程 121

第一节 自由粒子的薛定谔方程 121

一、方程的形式 121

二、方程的讨论 122

一、方程的形式 124

第二节 力场中粒子的薛定谔方程 124

二、算符与方程 125

第三节 定态薛定谔方程 126

一、分离变量法 126

二、定态的基本特征 128

第四节 一维无限深势阱中的粒子 129

一、一维无限深势阱模型 129

二、薛定谔方程及其解 130

三、结果讨论——解的物理意义 132

第五节 势垒与隧道效应 134

一、薛定谔方程 135

二、讨论 136

三、隧道效应的应用 138

习题 139

一、玻尔理论的历史背景 141

二、玻尔氢原子理论要点 141

第一节 氢原子的玻尔理论 141

第二十三章 氢原子中的电子 141

第二节 用薛定谔方程解氢原子问题 146

一、玻尔理论的缺陷 146

二、氢原子的薛定谔方程 147

第三节 量子数的物理解释 153

一、主量子数和能量量子化 154

二、角量子数和角动量量子化 154

三、磁量子数和角动量空间量子化 156

第四节 氢原子的波函数与概率密度 157

一、低量子数的氢原子波函数 157

二、电子概率的径向分布 159

三、电子概率的角度分布 162

习题 164

第七部分激光 165

一、激光的诞生 166

第一节 激光概述 166

第二十四章 激光原理 166

二、激光器的分类 167

第二节 原子的能级、分布和跃迁 168

一、原子在能级上的分布 169

二、原子能级跃迁 170

第三节 光的吸收与辐射 172

一、自发辐射 172

三、受激辐射 173

二、受激吸收 173

第四节 爱因斯坦辐射理论 174

一、自发辐射系数A 174

二、受激吸收系数B12 176

三、受激辐射系数B21 176

四、爱因斯坦系数A21,B12和B之间的关系 177

第五节 产生激光的基本物理条件 180

一、两个基本矛盾 180

二、解决矛盾的方法 181

一、激活介质粒子数反转的实现 183

第六节 激光器的工作原理 183

二、谐振腔的振荡阈值条件 184

三、谐振腔的选频 186

第七节 氦氖激光器 187

一、氦氖激光器的结构图 187

二、氦氖激光器的工作原理 188

习题 190

第八部分 固体物理基础 192

第二十五章 晶体结构与结合力 193

第一节 晶体结构及其描述 193

一、晶体的性质 193

二、晶体结构的实验研究 197

三、空间点阵 201

第二节 布喇菲格子 204

二、14种布喇菲空间点阵（空间格子） 205

一、7个晶系 205

第三节 晶体的结合力 207

一、影响晶体结合力的若干因素 207

二、晶体中粒子的结合力 211

第四节 晶体的结合能 214

一、定义 214

二、经验原子对势 216

第五节 离子晶体的结合能 218

一、离子晶体的点阵结构 218

二、离子晶体的内能 219

三、整个点阵离子对势能的计算 219

习题 222

第二十六章 晶格振动 224

第一节 晶体的热学性质 224

一、晶体中粒子的热运动 224

二、晶体的摩尔热容 225

四、热膨胀 227

三、固体的热传导 227

第二节 一维晶格振动 229

一、一维无限长弹簧振子链模型 229

二、粒子振动的运动学描述 230

三、粒子振动的动力学描述 230

四、耦合振动方程的解 232

第三节 格波 235

一、格波的物理意义 235

三、k的取值数目 236

二、玻恩－冯卡门边界条件 236

四、格波与原子振动 238

习题 238

第二十七章 能带论基础 240

第一节 固体能带的形成 241

一、固体是原子的组合 241

二、晶体中电子能带的形成 241

一、近似处理方法 243

第二节 固体中电子的波函数 243

二、晶体中电子的波函数－布洛赫函数 245

第三节 晶体的能带结构 248

一、满带、导带和空带 248

二、导体、绝缘体及半导体的能带论 254

第四节 固体能带理论基础 256

一、克朗尼格－朋奈模型 256

二、求解周期场中定态薛定谔方程的基本思路 257

三、数学处理与结果讨论 258

习题 267

第二十八章 半导体 268

第一节 本征半导体 268

一、元素半导体 268

二、化 合物半导体 271

第二节掺杂半导体 273

一、施主型杂质与N型半导体 273

二、受主型杂质与P型半导体 275

第三节 杂质能级的计算 277

一、类氢模型 277

二、类氢施主杂质能级的计算 277

三、晶体中电子有效质量的物理意义 278

第四节 PN结 280

一、PN结的空间电荷区 280

二、内建电场（自建电场） 281

四、PN结的整流效应 282

三、接触势垒 282

习题 285

第二十九章 物质的电磁性质 286

第一节 电介质及其极化 286

一、外电场中分子（原子）电结构的变化 286

二、电介质极化的微观机理 289

三、极化面电荷 290

四、极化强度矢量 291

一、压电效应 296

第二节 电介质的特殊效应 296

二、铁电体 299

第三节 磁介质及其磁化 301

一、物质磁性的起源 302

二、磁介质的磁化机理 305

三、磁化电流 308

四、磁化强度矢量 309

五、磁场强度矢量 312

六、磁介质的磁化规律 314

第四节 磁性材料 316

一、磁性材料的分类 317

二、铁磁性材料的磁化规律 318

三、铁磁性材料的磁化机理 320

习题 322

第九部分 原子核物理 323

二、原子核的质量和质量数 324

一、原子核的电荷和电荷数 324

第三十章 原子核 324

第一节 原子核的基本特征及其组成 324

三、原子核形状、大小与密度 331

四、核力的基本性质 333

第二节 原子核的结合能 335

一、质量亏损 335

二、核结合能 336

三、比结合能 338

第三节 原子核的衰变与放射性 339

一、α衰变 340

二、β衰变 342

三、γ衰变 346

第四节 放射性衰变的一般规律 347

一、指数衰变规律 347

二、放射性衰变中的几个重要物理量 349

第五节 原子核反应 353

一、实验 354

二、核反应的一般表示式 354

三、核反应的类型 355

四、核反应过程的守恒定律 356

第六节 重核的裂变及应用 357

一、获取原子能的物理基础 357

二、原子核裂变 359

三、链式反应和反应堆 363

第七节 轻核聚变 364

一、基本的聚变反应过程 365

二、受控热核反应 366

习题 367

习题答案 369

索引 372

参考文献 383