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第一篇 力学 1

1运动学 1

1.1质点参照系 1

1.2描述质点运动状态的物理量 2

1.3质点的直线运动与一维简谐振动 6

1.4圆周运动与曲线运动 11

1.5在相空间中对质点运动状态的描述 14

1.6运动的叠加原理 16

习题 20

2动力学 22

2.1牛顿运动定律与几种常见的力 22

2.2动量与冲量、动量定理与动量守恒 27

2.3质点与质点系对参考点的角动量角动量定理与角动量守恒 31

2.4功动能定理 35

2.5势能及势能曲线 41

2.6功能原理与机械能守恒定律 47

2.7三种宇宙速度 51

2.8线性动力学系统——简谐振动 54

2.9非线性动力学系统——摆角不是很小的单摆 57

2.10力学中的哈密顿正则方程 59

习题 64

第二篇 电磁学 66

3真空中的静电场 66

3.1电荷库仑定律 66

3.2电场强度 67

3.3电场线（电力线）电场强度通量高斯定理 74

3.4静电场的保守性电势 82

3.5静电场中的导体 90

3.6静电现象和应用 94

3.7电容电容器 99

3.8静电场的能量电荷间的相互作用能 102

习题 106

4稳恒磁场 109

4.1稳恒电流的基本概念 109

4.2载流导线激发的磁场毕奥－萨伐尔定律 111

4.3磁场的高斯定理安培环路定理 117

4.4运动电荷的磁场 120

4.5磁场对载流导线的作用安培力 121

4.6载流导线或载流线圈在磁场内改变位置时磁力或磁力矩所做的功 124

4.7运动电荷在磁场中所受的力——洛仑兹力 125

4.8霍耳效应 127

习题 128

5电磁感应 130

5.1电磁感应定律 130

5.2动生电动势和感生电动势 134

5.3自感与互感磁场能量 141

习题 146

第三篇 机械波、电磁波、波动光学、波与粒子 149

6机械波 149

6.1机械波的基本概念 149

6.2平面简谐波波动方程 154

6.3波动方程的微分形式 160

6.4波的能量能流密度 163

6.5波的叠加原理波包 167

6.6波的干涉 171

6.7驻波 174

6.8多普勒效应 180

习题 183

7电磁波 185

7.1麦克斯韦电磁场的基本理论 185

7.2电磁波 187

7.3电磁波的能流密度与动量密度 192

习题 196

8波动光学 197

8.1相干光的产生光程与光程差 197

8.2薄膜干涉 205

8.3迈克尔逊干涉仪 213

8.4光的衍射 215

8.5单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 218

8.6光栅衍射 224

8.7X射线衍射 229

8.8光的偏振 232

8.9晶体的双折射现象 237

习题 241

9波与粒子 244

9.1黑体辐射与普朗克能量子假设 244

9.2光子爱因斯坦光电效应方程 250

9.3康普顿效应 255

9.4微观粒子的波粒二象性 259

9.5不确定度关系 262

9.6微观粒子运动状态在相空间中的表示 265

习题 267

第四篇 量子力学基础 268

10波函数与薛定谔方程 268

10.1波函数 268

10.2薛定谔方程 271

10.3一维无限深势阱 278

10.4一维谐振子 282

习题 288

11.1量子力学中的力学量与算符 290

11算符与力学量 290

11.2量子力学中力学量的测得值与平均值 292

11.3动量算符的本征值与本征波函数 297

11.4微观粒子位置算符的本征值与本征波函数 302

11.5角动量算符及其本征值与本征波函数 303

11.6表象与态的叠加原理 306

11.7量子力学的矩阵表述 309

11.8不同力学量可以同时测量的条件不确定度关系 314

习题 317

附录：动量算符本征函数的连续谱与分立谱之间的关系 319

12电子自旋全同粒子量子力学应用举例 320

12.1电子自旋 320

12.2多粒子体系全同性原理 325

12.3势垒贯穿与扫描隧穿显微镜 331

12.4周期势与固体能带 335

12.5量子力学中氢原子解法简介 342

习题 345

13平衡态热力学 347

13.1温度与状态方程 347

第五篇 热学 347

13.2准静态过程的功热力学第一定律 351

13.3热力学第一定律对理想气体的应用 355

13.4循环过程卡诺循环 359

13.5热力学第二定律与不可逆过程 362

13.6克劳修斯不等式与熵 365

13.7热力学第二定律的数学表述 369

习题 373

14.1局域平衡假设 377

14非平衡态热力学基础 377

14.2非平衡态热力学中的线性关系 379

14.3熵流与熵产生 382

14.4唯象系数的性质与最小熵产生原理 385

14.5耗散结构——现象与特征 387

14.6“虫口模型”与混沌 389

习题 395

15近独立子系的统计理论 396

15.1等几率原理与玻耳兹曼关系式 396

15.2费米－狄拉克分布与玻色－爱因斯坦分布 399

15.3玻色－爱因斯坦分布应用举例 402

15.4费米－狄拉克分布的应用举例 404

15.5麦克斯韦－玻耳兹曼分布 409

15.6玻耳兹曼分布对理想气体的应用（一）——状态方程与能量均分定理 413

15.7玻耳兹曼分布对理想气体的应用（二）——麦克斯韦速度分布律 418

15.8玻耳兹曼分布对理想气体的应用（三）——重力场中气体密度按 423

高度的分布 423

15.9玻耳兹曼分布对理想气体的应用（四）——理想气体的内能与热容量的量子理论 426

15.10固体热容量的理论 428

习题 433

第六篇 相对论 435

16狭义相对论基础 435

16.1力学的相对性原理与伽利略变换 435

16.2狭义相对论的基本假设与洛仑兹变换 437

16.3狭义相对论的时空观 440

16.4狭义相对论动力学基础 444

习题 447

参考文献 448