目錄
第3篇 熱學(xué)
第14章 溫度和氣體動(dòng)理論 3
14.1 平衡態(tài) 3
14.1.1 熱力學(xué)系統(tǒng) 3
14.1.2 平衡態(tài)與狀態(tài)參量 3
14.1.3 熱力學(xué)第零定律（熱平衡定律） 4
14.2 物態(tài)方程和理想氣體 4
14.2.1 氣體的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 5
14.2.2 理想氣體 理想氣體的物態(tài)方程 5
14.2.3 混合理想氣體的物態(tài)方程 7
14.3 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)與統(tǒng)計(jì)規(guī)律 7
14.3.1 對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的基本認(rèn)識(shí) 7
14.3.2 分子熱運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律 8
14.4 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度 10
14.4.1 理想氣體的微觀模型 10
14.4.2 理想氣體的壓強(qiáng) 10
14.4.3 理想氣體的溫度 12
14.5 能量按自由度均分 12
14.5.1 分子運(yùn)動(dòng)的自由度 13
14.5.2 能量按自由度均分定理 14
14.5.3 理想氣體的內(nèi)能 15
14.6 麥克斯韋速率分布律 16
14.6.1 速率分布概念和速率分布函數(shù) 16
14.6.2 麥克斯韋速率分布函數(shù)和分布曲線 17
14.6.3 三種統(tǒng)計(jì)速率 18
14.6.4 麥克斯韋速率分布律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 20
*14.7 玻爾茲曼分布 22
14.7.1 玻爾茲曼分布律 22
14.7.2 重力場(chǎng)中粒子按高度的分布 23
14.8 平均自由程 24
14.8.1 分子的平均碰撞頻率 24
14.8.2 氣體分子的平均自由程 25
內(nèi)容提要 26
思考題 27
習(xí)題 27
第15章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 29
15.1 熱力學(xué)第一定律 29
15.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 29
15.1.2 內(nèi)能、熱量和功 熱力學(xué)第一定律的表述 31
15.2 理想氣體的內(nèi)能和熱容 33
15.2.1 焦耳實(shí)驗(yàn)理想氣體的內(nèi)能 33
15.2.2 理想氣體的摩爾熱容、邁耶公式 34
15.3 理想氣體的典型準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 36
15.3.1 等容、等壓和等溫過(guò)程 36
15.3.2 絕熱過(guò)程 38
15.4 循環(huán)過(guò)程 39
15.4.1 循環(huán)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過(guò)程 39
15.4.2 熱機(jī)及效率 40
15.4.3 制冷機(jī)及制冷系數(shù) 41
15.4.4 卡諾循環(huán) 42
*15.5 熱力學(xué)第二定律 44
15.5.1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 44
15.5.2 兩種表述的等效性 45
15.5.3 不可逆過(guò)程和可逆過(guò)程 46
15.5.4 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義和熵 46
內(nèi)容提要 50
思考題 51
習(xí)題 51
第4篇 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波動(dòng)
第16章 機(jī)械振動(dòng) 57
16.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述 57
16.1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)方程 57
16.1.2 描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三個(gè)特征量 58
16.1.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度 58
16.1.4 旋轉(zhuǎn)矢量表示法 61
16.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué) 64
16.2.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 64
16.2.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的實(shí)例 65
16.2.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量 69
16.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 73
16.3.1 同一直線上同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 73
16.3.2 同一直線上不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 76
*16.3.3 兩個(gè)相互垂直簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 77
16.4 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng) 共振 80
16.4.1 阻尼振動(dòng) 80
16.4.2 受迫振動(dòng) 81
16.4.3 共振 82
內(nèi)容提要 83
思考題 84
習(xí)題 85
第17章 機(jī)械波 87
17.1 機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播 87
17.1.1 機(jī)械波的產(chǎn)生 87
17.1.2 橫波與縱波 88
17.1.3 波線、波面與波前 89
17.1.4 描述波的物理量 90
17.1.5 彈性介質(zhì)的形變與波速 90
17.2 平面簡(jiǎn)諧波 92
17.2.1 平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù) 93
17.2.2 波函數(shù)的物理意義 94
*17.2.3 平面波的波動(dòng)微分方程 98
17.3 機(jī)械波的能量 99
17.3.1 機(jī)械波的能量與能量密度 99
17.3.2 波的能流與波的強(qiáng)度 101
*17.3.3 聲波的聲強(qiáng) 102
17.4 惠更斯原理 波的反射與折射 103
17.4.1 波的衍射現(xiàn)象 103
17.4.2 惠更斯原理 103
17.4.3 用惠更斯作圖法推導(dǎo)反射和折射定律 104
17.5 波的疊加原理和干涉 106
17.5.1 波的疊加原理 106
17.5.2 兩列波的干涉 106
17.6 駐波 110
17.6.1 駐波的形成 110
17.6.2 駐波方程 111
17.6.3 駐波的特點(diǎn) 111
17.6.4 半波損失 112
*17.7 多普勒效應(yīng) 115
17.7.1 機(jī)械波的多普勒效應(yīng) 115
17.7.2 電磁波的多普勒效應(yīng) 118
17.7.3 沖擊波 118
內(nèi)容提要 119
思考題 121
習(xí)題 121
第5篇 光學(xué)
第18章 幾何光學(xué) 127
18.1 幾何光學(xué)的基本概念 127
18.2 光的反射與折射 128
18.2.1 反射和折射定律 128
18.2.2 反射率與透射率 129
18.2.3 全反射 129
18.3 光在平面界上的反射與折射 130
18.3.1 平面反射成像 130
18.3.2 光在平面上的折射 單心性的破壞 131
18.4 球面反射鏡 132
18.4.1 球面鏡成像公式 132
18.4.2 球面鏡成像幾何作圖方法（光路圖法） 133
18.4.3 像的橫向放大率 134
*18.5 光在球面上的折射 135
18.5.1 球面對(duì)任意光線的折射 135
18.5.2 球面對(duì)近軸光線的折射 135
18.6 薄透鏡 136
18.6.1 透鏡 136
18.6.2 薄透鏡的焦距 137
18.6.3 薄透鏡成像 138
18.7 常用光學(xué)儀器簡(jiǎn)介 140
18.7.1 照相機(jī)和投影儀的光學(xué)原理 140
18.7.2 助視儀器 140
內(nèi)容提要 143
思考題 145
習(xí)題 145
第19章 光的干涉 147
19.1 相干光的獲取 147
19.1.1 光是一種電磁波 147
19.1.2 光的相干條件 148
19.1.3 普通光源的發(fā)光特點(diǎn) 148
19.1.4 相干光的獲取方法 149
19.2 相干點(diǎn)光源的干涉 149
19.2.1 光程與光程差 149
19.2.2 兩個(gè)相干點(diǎn)光源的干涉 151
19.2.3 條紋的對(duì)比度 152
19.2.4 振幅比對(duì)條紋對(duì)比度的影響 153
19.3 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)與分波前干涉方法 153
19.3.1 楊氏雙孔干涉 153
19.3.2 楊氏雙縫干涉 154
19.3.3 楊氏干涉條紋的特點(diǎn) 155
19.3.4 與楊氏雙縫類似的分波前干涉實(shí)驗(yàn) 157
19.4 薄膜干涉 159
19.4.1 薄膜干涉概述 159
19.4.2 等厚干涉 162
19.4.3 等傾干涉 167
19.4.4 增透膜和高反射膜 170
19.5 邁克耳孫干涉儀 171
19.5.1 儀器結(jié)構(gòu) 172
19.5.2 干涉條紋 172
19.5.3 補(bǔ)償板的作用 173
19.5.4 白光的零級(jí)條紋 173
19.5.5 邁克耳孫干涉儀的應(yīng)用 174
內(nèi)容提要 174
思考題 176
習(xí)題 177
第20章 光的衍射 179
20.1 光的衍射和惠更斯菲涅耳原理 179
20.1.1 光的衍射現(xiàn)象 179
20.1.2 惠更斯菲涅耳原理 179
20.1.3 衍射的分類 180
20.2 單縫夫瑯禾費(fèi)衍射 180
20.2.1 點(diǎn)光源的單縫夫瑯禾費(fèi)衍射的強(qiáng)度分布 180
20.2.2 單縫衍射因子的特點(diǎn) 184
20.2.3 線光源的單縫夫瑯禾費(fèi)衍射 186
20.3 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射 光學(xué)儀器的像分辨本領(lǐng) 187
20.3.1 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射 187
20.3.2 光學(xué)儀器的像分辨本領(lǐng) 188
20.4 光柵衍射 191
20.4.1 光柵衍射原理 191
20.4.2 光柵方程 191
.20.4.3 強(qiáng)度分布公式 192
.20.4.4 縫間干涉因子的特點(diǎn) 193
20.4.5 單縫衍射因子的作用 缺級(jí)現(xiàn)象 195
20.4.6 光柵光譜 197
20.4.7 平行光斜入射時(shí)的光柵衍射 199
20.5 X射線衍射 202
20.5.1 勞厄?qū)嶒?yàn) 202
20.5.2 布拉格方程 202
內(nèi)容提要 204
思考題 205
習(xí)題 205
第21章 光的偏振 207
21.1 光的偏振特性 207
21.1.1 光的偏振現(xiàn)象 207
21.1.2 光的偏振態(tài) 208
21.2 線偏振光的獲得與檢驗(yàn) 211
21.2.1 偏振片 211
21.2.2 馬呂斯定律 212
21.3 反射光和折射光的偏振態(tài) 213
21.3.1 s波和p波的反射率與透射率 213
21.3.2 反射和折射時(shí)光的偏振態(tài) 214
21.3.3 布儒斯特定律 215
21.3.4 偏振的應(yīng)用 216
21.4 晶體的雙折射 217
21.4.1 光在晶體中的雙折射 217
21.4.2 惠更斯作圖法求雙折射光 220
*21.5 晶體光學(xué)器件 224
21.5.1 偏振棱鏡 224
21.5.2 波片 225
*21.6 偏振態(tài)的檢定 226
21.6.1 橢圓偏振光與圓偏振光的獲取方法 226
21.6.2 偏振態(tài)的檢定方法 227
*21.7 偏振光的干涉 228
21.7.1 平行線偏振光通過(guò)波片的干涉強(qiáng)度 228
21.7.2 平行線偏振光干涉的特點(diǎn) 230
21.7.3 偏光顯微鏡的工作原理 230
21.7.4 人工雙折射 231
*21.8 旋光現(xiàn)象簡(jiǎn)介 233
內(nèi)容提要 234
思考題 235
習(xí)題 235
第6篇 近代物理學(xué)基礎(chǔ)
第22章 波粒二象性 239
22.1 黑體輻射 239
22.1.1 熱輻射基本概念 黑體輻射 239
22.1.2 普朗克量子假設(shè) 241
22.2 光電效應(yīng) 愛(ài)因斯坦光量子理論 242
22.2.1 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 242
22.2.2 愛(ài)因斯坦光量子假設(shè) 243
22.2.3 光的波粒二象性 244
22.3 康普頓效應(yīng) 245
22.3.1 康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 245
22.3.2 康普頓效應(yīng)的理論解釋 246
22.4 玻爾的氫原子理論 247
22.4.1 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 247
22.4.2 玻爾的氫原子假設(shè) 248
22.5 實(shí)物粒子的波粒二象性 250
22.5.1 德布羅意物質(zhì)波假設(shè) 250
22.5.2 德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋 251
22.6 不確定關(guān)系 253
內(nèi)容提要 254
思考題 256
習(xí)題 256
第23章 量子力學(xué)基礎(chǔ) 258
23.1 波函數(shù) 薛定諤方程 258
23.1.1 波函數(shù) 258
23.1.2 薛定諤方程 259
23.2 薛定諤方程在幾個(gè)定態(tài)問(wèn)題上的應(yīng)用 260
23.2.1 一維無(wú)限深勢(shì)阱中的粒子 260
*23.2.2 一維勢(shì)壘和隧道效應(yīng) 262
*23.2.3 線性諧振子 263
內(nèi)容提要 264
思考題 264
習(xí)題 265
第24章 原子中的電子 266
24.1 氫原子中的電子 266
24.2 原子的殼層結(jié)構(gòu) 270
*24.3 X射線 272
24.3.1 連續(xù)譜韌致輻射 272
24.3.2 特征譜 273
內(nèi)容提要 273
思考題 274
習(xí)題 274
*第25章 固體中的電子 275
25.1 金屬中的自由電子氣 275
25.1.1 金屬的自由電子氣模型 275
25.1.2 金屬中自由電子的能量與波函數(shù) 275
25.1.3 態(tài)密度 276
25.1.4 自由電子的基態(tài) 費(fèi)米能 277
25.1.5 自由電子的熱激發(fā)態(tài) 277
25.1.6 晶體的熱容和電子的熱容 277
25.2 能帶理論 278
25.2.1 晶體中電子的波函數(shù) 布洛赫定理 278
25.2.2 晶體中電子的能量 準(zhǔn)自由電子近似 279
25.2.3 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 絕緣體 279
25.2.4 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷 280
25.2.5 PN結(jié) 281
內(nèi)容提要 282
思考題 282
習(xí)題 283
*第26章 激光 284
26.1 愛(ài)因斯坦受激輻射理論 284
26.1.1 自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射的概念 284
26.1.2 三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系 285
26.1.3 受激輻射的相干性 286
26.2 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與光放大 286
26.2.1 粒子數(shù)按能級(jí)的統(tǒng)計(jì)分布 286
26.2.2 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的概念 286
26.2.3 能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì) 287
26.2.4 泵浦的幾種方法 288
26.2.5 增益系數(shù) 289
26.3 諧振腔 光的自激振蕩 290
26.3.1 激光自激振蕩概念 290
26.3.2 諧振腔的作用 291
26.3.3 能輸出線偏振光的激光器 293
26.4 激光的單色性 293
26.4.1 譜線寬度 293
26.4.2 激光的縱模 294
26.4.3 激光的橫模 295
26.5 激光的特性及應(yīng)用 295
26.5.1 激光器的三個(gè)基本組成部分及其作用 296
26.5.2 激光的優(yōu)秀特性 296
26.5.3 激光的應(yīng)用 296
26.6 激光器舉例 296
26.6.1 固體激光器 296
26.6.2 氣體激光器 298
26.6.3 自由電子激光器 300
26.6.4 其他激光器 301
內(nèi)容提要 302
思考題 303
參考文獻(xiàn) 304