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目录 2

第9章　热力学基础 2

9-1 热力学的基本概念 2

9-1-1 热力学系统 2

9-1-2　平衡态　准静态过程 4

9-1-3　理想气体状态方程 5

9-2　热力学第一定律 7

9-2-1 改变系统内能的两条途径　热功当量 7

9-2-2　热力学第一定律的数学描述 8

9-2-3　准静态过程中热量、功和内能 8

9-3 热力学第一定律的应用 11

9-3-1　热力学的等值过程 11

9-3-2　绝热过程、多方过程 15

9-4 循环过程 19

9-4-1　循环过程 19

9-4-2　热机和制冷机 20

9-4-3　卡诺循环及其效率 21

9-5　热力学第二定律 24

9-5-1 热力学过程的方向性 24

9-5-2　热力学第二定律 25

9-5-3　卡诺定理 26

第10章　气体动理论 32

10-1 气体动理论的基本概念 32

10-1-1　分子动理论的基本观点 32

10-1-2　分子热运动与统计规律 33

10-2 理想气体状态方程的微观解释 34

10-2-1　理想气体压强的统计意义 34

10-1-3　理想气体的微观模型 34

10-2-2　温度的微观意义 36

10-2-3　理想气体状态方程的微观解释 37

10-2-4　真实气体的范德瓦尔斯方程 38

10-3 能量按自由度均分原理 41

10-3-1 自由度 41

10-3-2　能量按自由度均分原理 42

10-3-3　理想气体的内能　摩尔热容 43

10-4　麦克斯韦速率分布 45

10-4-1 麦克斯韦速率分布函数 45

10-4-2　气体分子速率分布的测定 47

10-4-3　三个统计速率 47

10-5-1 重力场中分子数密度分布 50

10-5　玻耳兹曼能量分布 50

10-5-2　玻耳兹曼能量分布 51

10-5-3　大气的垂直温度梯度 52

10-6 气体分子的平均自由程和碰撞频率 53

10-6-1　分子的平均碰撞频率 53

10-6-2　平均自由程 54

10-7　气体的输运现象 55

10-7-1 粘滞现象 55

10-7-2　热传导现象 56

10-7-3　扩散现象 57

10-8　熵与热力学第二定律 57

10-8-1 热力学第二定律的统计意义 57

10-8-2　熵与热力学概率 59

10-8-3　克劳修斯熵　熵增加原理 60

11-1 几何光学的基本定律 66

11-1-1 光的直线传播 66

第11章　几何光学 66

11-1-2　光的反射 67

11-1-3　光的折射 67

11-1-4　全反射 69

11-2 平面反射和平面折射成像 70

11-2-1 平面反射成像 70

11-2-2　平面折射成像 70

11-3　球面反射和球面折射成像 71

11-3-1 球面反射的成像公式 72

11-3-2　球面镜成像的作图法 73

11-3-3　球面镜的横向放大率 74

11-3-4　球面折射成像 75

11-4-1 薄透镜的成像公式 77

11-4　薄透镜成像 77

11-4-2 薄透镜焦点和焦距 79

11-4-3　薄透镜成像的作图法 80

11-5　光学仪器 81

11-5-1 照相机 81

11-5-2　眼睛 82

11-5-3　放大镜 83

11-5-4　显微镜 84

11-5-5　望远镜 85

第12章　波动光学 90

12-1 光的本性 90

12-1-1 微粒说与波动说之争 90

12-1-2　光的电磁本性 91

12-2　光的相干性 91

12-2-1 普通光源的发光机制 92

12-2-2　杨氏双缝实验 93

12-3 薄膜干涉 96

12-2-3　光程 96

12-3-1 等倾干涉 97

12-3-2　等厚干涉 101

12-3-3　迈克尔孙干涉仪 104

12-4 光的衍射 105

12-4-1　光的衍射现象 106

12-4-2　惠更斯-菲涅耳原理 107

12-4-3　夫琅禾费单缝衍射 107

12-4-4　单缝衍射的光强分布 110

12-4-5 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 111

12-4-6　平面衍射光栅 113

12-4-7　光栅衍射光谱的光强分布 115

12-4-8　X射线衍射 117

12-5-1 自然光与偏振光 118

12-5 光的偏振 118

12-5-2　偏振片 马吕斯定律 120

12-5-3　反射光、折射光及散射光的偏振性 121

12-6　光的双折射 123

12-6-1 光在晶体中的双折射 123

12-6-2　椭圆偏振光和圆偏振光波片 125

12-6-3　偏振光的干涉 126

12-6-4　光弹效应与旋光现象 127

第13章　狭义相对论 134

13-1 基于绝对时空的力学理论 134

13-1-1 牛顿的绝对时空观 134

13-1-2　伽利略变换　经典力学相对性原理 134

13-1-3　迈克尔孙-莫雷实验 135

13-2-1 狭义相对论基本原理 137

13-2-2　时空的相对性 137

13-2 狭义相对论基本原理与时空的相对性 137

13-3　洛仑兹变换 141

13-3-1　洛仑兹变换 141

13-3-2　相对论速度变换 143

13-4 光的多普勒效应 144

13-5　相对论与电磁特性 146

13-6　相对论动力学 147

13-6-1 相对论质量与动量 147

13-6-2　相对论动力学的基本方程 148

13-6-3　相对论能量 148

第14章 广义相对论 156

14-1 广义相对论基本原理 156

14-1-1 等效原理与局域惯性系 156

14-1-2　广义相对性原理 157

14-2　弯曲的时空 158

14-2-1 弯曲的时空 158

14-2-2　引力场中的时空特性 158

14-2-3　场方程 160

14-3 广义相对论的实验验证 161

14-3-1 光线在引力场中弯曲 161

14-3-2　水星近日点的进动 162

14-3-3　引力红移 162

14-4 黑洞 163

14-4-1 黑洞 163

14-4-2　探索黑洞 165

第15章　量子物理 168

15-1 黑体辐射和普朗克能量子假设 168

15-1-1 黑体辐射 168

15-1-2　普朗克公式　普朗克量子假设 170

15-2-1 光电效应 172

15-2 光电效应 爱因斯坦光量子理论 172

15-2-2　爱因斯坦光量子理论 174

15-2-3　光的波粒二象性 175

15-3　康普顿效应 177

15-3-1　康普顿效应的实验规律 177

15-3-2　康普顿效应的量子解释 178

15-4 氢原子光谱和玻尔理论 180

15-4-1　氢原子光谱 180

15-4-2　原子的经典模型 181

15-4-3　玻尔的氢原子理论 182

15-5　粒子的波动性 185

15-5-1　德布罗意波 185

15-5-2　物质波的实验验证 186

15-6-1 德布罗意波的统计诠释 188

15-6　德布罗意波的统计诠释不确定关系 188

15-6-2　不确定关系 189

15-7 波函数 薛定谔方程 191

15-7-1　波函数 192

15-7-2　薛定谔方程的一般形式 193

15-7-3　一维定态不含时薛定谔方程 195

15-8　一维定态问题 195

15-8-1 一维无限深势阱 196

15-8-2　一维势垒　隧道效应 197

15-8-3　扫描隧道显微镜 200

15-8-4　一维谐振子 201

15-9　氢原子结构 202

15-9-1 氢原子的薛定谔方程 202

15-9-2　三个量子数　角动量量子化 203

15-9-3 氢原子中电子的概率分布 204

15-10-1 电子的轨道磁矩 206

15-10 电子的磁矩 原子的壳层结构 206

15-10-2 电子的自旋 207

15-10-3　原子的壳层结构 209

15-11 激光 212

15-11-1 光的吸收和辐射 212

15-11-2　粒子数反转 213

15-11-3　光学谐振腔 214

15-11-4　激光的特性 215

第16章　原子核物理 220

16-1 原子核的基本性质 220

16-1-1 原子核的构成 220

16-1-2　核的自旋和磁矩 221

16-2-1 原子核的结合能 222

16-2 原子核的结合能 核力 222

16-2-2　核力 223

16-3　原子核的稳定性和放射性 225

16-3-1 原子核的稳定性 225

16-3-2　放射性 226

16-3-3　放射性衰变规律　半衰期 228

16-3-4　放射性辐射的生物效应 230

16-4 原子核裂变和聚变 232

16-4-1　原子核裂变 232

16-4-2　原子核聚变 234

16-4-3　热核聚变的几种约束 235

第17章　粒子物理简介 238

17-1 基本粒子 238

17-1-1 基本粒子——一个历史的概念 238

17-1-2　粒子的相互作用 239

17-1-3　粒子的分类 240

17-2 守恒定律 241

17-2-1 重子数和轻子数 242

17-2-2　同位旋I和同位旋分量Iz 242

17-2-3　奇异数 242

17-2-4　正反共轭和宇称 243

17-3　夸克　标准模型 244

17-3-1 夸克模型 245

17-3-2　标准模型 246

第18章　固体物理简介 250

18-1 晶格的结构 250

18-1-1 晶格 250

18-1-2 几种常见的晶体结构 250

18-2-1 结合力与晶体分类 251

18-2 晶体的结合类型与能带 251

18-2-2　能带 252

18-3 金属的自由电子模型 254

18-3-1 电子的态密度 255

18-3-2　费米-狄拉克分布 255

18-4 半导体 257

18-4-1 半导体的结构与特性 257

18-4-2　pn结 259

18-4-3　半导体器件 260

附录 263

附录1 基本物理常量 263

附录2 国际单位制 264

附录3 地球和太阳的一些常用数据 266

习题答案 267

参考文献 270