本套書是面向高等學(xué)校理工科非物理類專業(yè)的物理基礎(chǔ)課程教材，書中內(nèi)容涵蓋了制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中的核心內(nèi)容。全書在努力夯實物理基礎(chǔ)理論的同時，結(jié)合富媒體手段突出培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。特別是，富有特色的課后練習(xí)題能夠滿足學(xué)生層層遞進理解知識，*終達到綜合提高的目的。

本書為下冊，內(nèi)容包括機械振動、機械波、波動光學(xué)、熱學(xué)、狹義相對論基礎(chǔ)和量子力學(xué)基礎(chǔ)。

“大學(xué)物理學(xué)”是一門面向低年級學(xué)生的公共基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維方法和能力的重要課程。本課程不僅是在校學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，而且也能為學(xué)生畢業(yè)后進一步在工作中學(xué)習(xí)新技術(shù)、新知識提供方法論。

為此，這套大學(xué)物理教材的編寫主要基于以下兩點考慮：一是基于編者們多年教授大學(xué)物理的心得和經(jīng)驗，教材要具有針對性；二是為解決目前大學(xué)物理教學(xué)中存在的一些困難問題，例如，學(xué)生物理基礎(chǔ)薄弱且良莠不齊，工科大學(xué)物理內(nèi)容多、課時少等。下面就本套書的特色做一簡單介紹。

(1)習(xí)題的編排具有分層進階式結(jié)構(gòu)

基于目前的高考政策，除了力學(xué)和電磁學(xué)，其他物理內(nèi)容均為選修，這就導(dǎo)致了學(xué)生的高中物理基礎(chǔ)良莠不齊。為此，本書編輯了有特色的分層進階式習(xí)題，第一層是基礎(chǔ)練習(xí)題，每道題都精準對焦一個重要知識點，以便幫助學(xué)生梳理知識點，夯實理論基礎(chǔ)知識，同時培養(yǎng)其解決具體問題的能力；第二層是綜合提高練習(xí)題，重點訓(xùn)練學(xué)生利用多個知識點處理綜合問題的能力，培養(yǎng)和提升其高階思維；第三層是拓展知識點的練習(xí)，以小作文形式側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻及總結(jié)概括的學(xué)習(xí)能力，而這些能力都是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和科研中必不可少的。

(2)與時俱進，融合富媒體手段提高學(xué)生的參與度

大學(xué)物理是公共基礎(chǔ)大班課，學(xué)生人數(shù)多，難以進行充分的溝通，課上演示實驗因為授課
教室大效果也不佳。針對以上問題，編者們利用現(xiàn)有的資源進行演示實驗視頻錄制或編輯制作抽象物理問題的直觀小動畫，然后以富媒體形式與時俱進地結(jié)合到教材中，學(xué)生隨時可以掃碼觀看，以便幫助他們更好地理解知識。

(3)展現(xiàn)工科特色，理論緊密結(jié)合實踐

考慮到工科大學(xué)物理涉及內(nèi)容廣、實踐性強的特點，編者們在編寫的過程中，在
盡量保證物理基礎(chǔ)理論完整和不增加教學(xué)負擔(dān)的前提下，采用多種形式拓展知識面。例如，編寫了打星號的拓展內(nèi)容，以及在章節(jié)最后引入了“物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用”部分，向?qū)W生介紹和展示物理基礎(chǔ)知識的價值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(4)介紹物理學(xué)家，激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)

在盡量不增加篇幅的情況下，編者們高度概括了一些物理學(xué)家的生平奮斗史和成就，
然后結(jié)合教材內(nèi)容穿插其中。這些物理學(xué)家在物理學(xué)的發(fā)展歷史中乃至人類社會的文明發(fā)展中都做出了卓越的貢獻。通過他們的人格魅力教育，鼓勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)和堅持真理，為社會多做貢獻。

本套書分上、下兩冊，相比同類教材，在上冊開始增添了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識介紹，包括矢量知識和簡單的微積分內(nèi)容，這是依據(jù)教學(xué)實際需要增加的。上冊內(nèi)容主要包括力學(xué)、電磁學(xué)；下冊內(nèi)容主要包括機械振動、機械波、波動光學(xué)、熱學(xué)、狹義相對論基礎(chǔ)和量子力學(xué)基礎(chǔ)。

下冊主要內(nèi)容編寫分工：王芳（第一、二、十章）、陳少華（第三～五章）、高磊（第六～九章）。此外，陳君青、吳海城、赫文豪、矯玉秋、邵長金、盧貴武、張萬松、馮金波、鄒湘華參加了部分習(xí)題和拓展內(nèi)容的編寫。

限于編者們的學(xué)識和教學(xué)經(jīng)驗，書中的不足之處和錯誤在所難免，請使用本書的師生不吝賜教。


編 者

前 言
第一章 振動1
第一節(jié) 簡諧振動1
第二節(jié) 簡諧振動的合成13
*第三節(jié) 阻尼振動 受迫振動19
知識提要24
習(xí)題25
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——地震檢波器在地震勘探中的應(yīng)用29
第二章 波動33
第一節(jié) 波動的基本概念33
第二節(jié) 波動的描述35
第三節(jié) 平面簡諧波39
第四節(jié) 波的能量 波的強度46
第五節(jié) 惠更斯原理 波的衍射50
第六節(jié) 波的干涉 駐波52
第七節(jié) 多普勒效應(yīng)61
*第八節(jié) 聲波 超聲波 次聲波65
*第九節(jié) 電磁波68
知識提要74
習(xí)題75
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——聲波在井下探測中的應(yīng)用81
第三章 光的干涉86
第一節(jié) 光源87
第二節(jié) 光的相干性89
第三節(jié) 楊氏雙縫干涉92
第四節(jié) 光程 光程差97
第五節(jié) 薄膜干涉 等厚干涉100
第六節(jié) 等傾干涉 增透膜107
第七節(jié) 邁克耳孫干涉儀110
知識提要112
習(xí)題113
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——光纖光柵傳感器在油氣領(lǐng)域中的應(yīng)用117
第四章 光的衍射121
第一節(jié) 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理121
第二節(jié) 單縫衍射123
第三節(jié) 圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)129
第四節(jié) 光柵衍射132
第五節(jié) X射線衍射138
知識提要140
習(xí)題141
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——X射線衍射在物相和結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用143
第五章 光的偏振146
第一節(jié) 光的五種偏振態(tài)146
第二節(jié) 起偏和檢偏 馬呂斯定律148
第三節(jié) 反射和折射時的偏振151
第四節(jié) 雙折射現(xiàn)象152
第五節(jié) 波片 偏振光的干涉157
第六節(jié) 人工雙折射159
知識提要161
習(xí)題162
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——偏光顯微鏡在巖石分類與命名中的應(yīng)用163
第六章 溫度和氣體動理論168
第一節(jié) 平衡態(tài) 溫度 狀態(tài)方程168
第二節(jié) 統(tǒng)計規(guī)律的基本概念173
第三節(jié) 理想氣體的壓強公式和溫度公式176
第四節(jié) 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能177
第五節(jié) 分子平均碰撞頻率與平均自由程179
第六節(jié) 速率分布函數(shù) 麥克斯韋速率分布律180
第七節(jié) 麥克斯韋速率分布律的實驗驗證183
第八節(jié) 玻爾茲曼分布律184
第九節(jié) 非平衡態(tài)下的遷移現(xiàn)象184
知識提要186
習(xí)題187
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——真空獲得技術(shù)189
第七章 熱力學(xué)第一定律191
第一節(jié) 準靜態(tài)過程、功、熱、內(nèi)能191
第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用193
第三節(jié) 氣體的熱容197
第四節(jié) 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)198
知識提要203
習(xí)題205
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——低溫的獲得207
第八章 熱力學(xué)第二定律209
第一節(jié) 熱力學(xué)第二定律及其意義209
第二節(jié) 可逆過程 卡諾定理212
第三節(jié) 熵 熵增原理215
第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義219
知識提要221
習(xí)題 222
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——熱力學(xué)與化工熱力學(xué)223
第九章 狹義相對論基礎(chǔ)225
第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)時空觀 伽利略變換225
第二節(jié) 愛因斯坦假設(shè) 狹義相對論時空觀228
第三節(jié) 愛因斯坦-洛倫茲變換233
第四節(jié) 狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)239
知識提要246
習(xí)題246
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——傳統(tǒng)能源與清潔能源248
第十章 量子力學(xué)基礎(chǔ)251
第一節(jié) 熱輻射 普朗克的能量子假說252
第二節(jié) 光電效應(yīng) 愛因斯坦的光子理論256
第三節(jié) 康普頓散射261
第四節(jié) 德布羅意波 波粒二象性264
第五節(jié) 不確定關(guān)系269
第六節(jié) 波函數(shù) 薛定諤方程272
第七節(jié) 氫原子的量子理論279
*第八節(jié) 激光289
知識提要294
習(xí)題296
物理學(xué)原理在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用
——核磁共振測井299
參考文獻304