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第九章 静电场 1

9-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 1

一、电荷的量子化 2

二、电荷守恒定律 2

9-2 库仑定律 3

9-3 电场强度 4

一、静电场 4

二、电场强度 4

三、点电荷的电场强度 5

四、电场强度叠加原理 5

9-4 电场强度通量 高斯定理 11

一、电场线 11

二、电场强度通量 12

三、高斯定理 14

四、高斯定理应用举例 16

9-5 静电场的环路定理 电势能 20

一、静电场力所做的功 20

二、静电场的环路定理 21

三、电势能 22

9-6 电势 23

一、电势 23

二、点电荷电场的电势 25

三、电势的叠加原理 25

9-7 电场强度与电势的微分关系 29

一、等势面 29

二、电场强度与电势的微分关系 30

问题 32

习题 33

第十章 静电场中的导体与电介质 37

10-1 静电场中的导体 37

一、静电平衡条件 37

二、静电平衡时导体上电荷的分布 38

三、静电屏蔽 40

10-2 静电场中的电介质 41

一、电介质对电场的影响 相对电容率 41

二、电介质的极化 42

三、电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系 44

10-3 电位移 有电介质时的高斯定理 45

10-4 电容 47

一、电容器 电容 47

二、电容器的并联和串联 52

10-5 静电场的能量 能量密度 53

一、电容器的电能 54

二、静电场的能量 能量密度 54

10-6 静电的应用 56

一、范德格拉夫静电起电机 56

二、静电除尘 57

三、静电分离 57

问题 58

习题 59

第十一章 恒定磁场 63

11-1 恒定电流 电流密度 64

11-2 电源 电动势 67

11-3 磁场 磁感强度 68

11-4 毕奥－萨伐尔定律 70

一、毕奥－萨伐尔定律 70

二、毕奥－萨伐尔定律应用举例 72

三、磁矩 73

11-5 磁通量 磁场的高斯定理 75

一、磁感线 75

二、磁通量 磁场的高斯定理 76

11-6 安培环路定理 78

一、安培环路定理 78

二、安培环路定理应用举例 80

11-7 带电粒子在磁场中的运动 82

一、带电粒子在磁场中所受的力 82

二、带电粒子在磁场中的运动举例 82

三、带电粒子在现代电磁场技术中的应用举例 85

11-8 载流导线在磁场中所受的力 90

一、安培力 90

二、磁场对载流线圈作用的力矩 93

11-9 磁场中的磁介质 95

一、磁介质 磁化强度 95

二、磁介质中的安培环路定理磁场强度 97

三、铁磁质 100

问题 104

习题 106

第十二章 电磁感应 电磁场和电磁波 111

12-1 电磁感应定律 111

一、电磁感应现象 111

二、电磁感应定律 112

三、楞次定律 113

12-2 动生电动势和感生电动势 117

一、动生电动势 118

二、感生电动势 120

三、涡电流 121

12-3 自感和互感 123

一、自感电动势 自感 124

二、互感电动势 互感 126

12-4 磁场的能量 磁场能量密度 128

12-5 位移电流 电磁场基本方程的积分形式 131

一、位移电流 全电流安培环路定理 132

二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程的积分形式 134

12-6 电磁振荡 电磁波 136

一、振荡电路 无阻尼自由电磁振荡 136

二、电磁波的产生与传播 137

三、真空中的平面电磁波及其特性 138

四、真空中电磁波的能量 140

五、电磁波谱 141

问题 141

习题 143

第十三章 几何光学简介 147

13-1 几何光学基本定律 147

一、反射和折射定律 147

二、全反射 148

13-2 光在平面上的反射、折射成像 149

一、平面的反射成像 149

二、平面的折射成像 150

13-3 光在球面上的反射、折射成像 150

一、球面镜的反射成像 150

二、球面上的折射成像 151

13-4 薄透镜 152

一、薄透镜的成像公式 153

二、薄透镜成像特性 154

三、薄透镜的横向放大率 155

13-5 显微镜、望远镜和照相机 155

一、显微镜 156

二、望远镜 156

三、照相机 157

问题 158

习题 158

第十四章 波动光学 160

14-1 相干光 160

一、光的相干性 160

二、相干光的获取 161

14-2 杨氏双缝干涉实验 光程劳埃德镜 163

一、杨氏双缝干涉实验 163

二、双缝干涉的光强 165

三、光程和光程差 166

四、劳埃德镜 168

14-3 薄膜干涉 169

一、薄膜干涉的光程差 169

二、劈尖 173

三、牛顿环 176

14-4 迈克耳孙干涉仪 177

一、迈克耳孙干涉仪 177

二、等倾干涉 179

14-5 光的衍射 179

一、光的衍射现象 179

二、惠更斯－菲涅耳原理 181

三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 181

14-6 单缝衍射 182

14-7 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 186

14-8 衍射光栅 189

一、光栅 190

二、光栅衍射条纹的形成 190

三、衍射光谱 193

四、X射线衍射简介 195

14-9 光的偏振性 马吕斯定律 196

一、自然光 偏振光 196

二、偏振片 起偏与检偏 197

三、马吕斯定律 198

14-10 反射光和折射光的偏振 199

14-11 双折射现象 201

一、双折射的寻常光和非常光 201

二、人为双折射现象 203

14-12 旋光现象 203

问题 204

习题 206

第十五章 狭义相对论 210

15-1 伽利略变换式 经典力学相对性原理遇到的困难 211

一、伽利略变换式 经典力学的相对性原理 211

二、经典力学的绝对时空观 213

三、光速依赖于惯性参考系的选取吗？ 213

15-2 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式 215

一、狭义相对论的基本原理 215

二、洛伦兹变换式 216

三、洛伦兹速度变换式 217

15-3 狭义相对论的时空观 219

一、同时的相对性 219

二、长度的收缩 220

三、时间的延缓 221

15-4 光的多普勒效应 223

15-5 相对论性动量和能量 224

一、动量与速度的关系 224

二、狭义相对论力学的基本方程 226

三、质量与能量的关系 227

四、质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 228

五、动量与能量的关系 230

问题 231

习题 232

第十六章 量子物理 234

16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 235

一、黑体 黑体辐射 235

二、斯特藩－玻耳兹曼定律 维恩位移定律 236

三、黑体辐射的瑞利－金斯公式经典物理的困难 239

四、普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 240

16-2 光电效应 光的波粒二象性 242

一、光电效应实验的规律 242

二、光子 爱因斯坦方程 243

三、光电效应在近代技术中的应用 245

四、光的波粒二象性 246

16-3 康普顿效应 247

16-4 氢原子的玻尔理论 251

一、氢原子光谱的规律 251

二、卢瑟福的原子有核模型 253

三、氢原子的玻尔理论 255

四、氢原子玻尔理论的困难 258

16-5 德布罗意波 实物粒子的二象性 259

一、德布罗意假设 259

二、德布罗意波的实验证明——G.P.汤姆孙电子衍射实验 262

三、应用举例 262

四、德布罗意波的统计解释 263

16-6 不确定关系 264

16-7 量子力学简介 266

一、波函数 概率密度 267

二、定态薛定谔方程 269

三、一维势阱问题 271

四、对应原理 273

五、一维方势垒 隧道效应 275

16-8 多电子原子中电子的分布 275

一、四个量子数 275

二、多电子原子中的电子分布 277

16-9 激光 282

一、自发辐射 受激辐射 282

二、激光原理 283

三、激光器 284

四、激光的特性和应用 286

16-10 半导体 287

一、固体的能带 287

二、本征半导体和杂质半导体 288

三、pn结 290

四、光生伏打效应 290

16-11 超导体 291

一、超导体的转变温度 291

二、超导体的主要特性 293

三、超导电性的BCS理论 294

四、超导的应用前景 294

五、约瑟夫森效应简介 295

16-12 纳米材料 296

一、纳米效应 296

二、纳米材料的制备 297

三、碳纳米新材料——碳纳米管和石墨烯 298

四、应用前景 299

问题 299

习题 300

习题答案 303

索引 307

照片说明 314