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第10章　静电场1

10.1　静电的基本现象和基本规律1

10.1.1　物体带电　两种电荷1

10.1.2　电荷守恒定律与电荷的量子化2

10.1.3　库仑定律2

10.2　电场强度3

10.2.1　静电场3

10.2.2　电场强度矢量4

10.2.3　点电荷电场强度5

10.2.4　电场强度叠加原理5

10.3　电场强度通量　高斯定理11

10.3.1　电场线11

10.3.2　电场强度通量13

10.3.3　高斯定理15

10.3.4　高斯定理应用举例17

10.4　静电场的环路定理　电势能20

10.4.1　静电场力所做的功20

10.4.2　静电场的环路定理21

10.4.3　电势能22

10.5 电势22

10.5.1　电势　电势差22

10.5.2　点电荷电场的电势24

10.5.3　电势的叠加原理24

10.6　电场强度与电势梯度28

10.6.1　等势面28

10.6.2　电场强度与电势的微分关系29

10.7　静电场中的电偶极子30

10.8　静电场中的导体31

10.8.1　静电感应　静电平衡条件31

10.8.2　静电平衡时导体上电荷的分布和表面附近的场强32

10.8.3　静电屏蔽34

10.9　电容　电容器36

10.9.1　孤立导体的电容36

10.9.2　电容器37

10.9.3　电容器的并联和串联39

10.10　静电场中的电介质40

10.10.1　电介质对电容的影响　相对电容率40

10.10.2　电介质的极化42

10.10.3　电极化强度矢量43

10.11 电位移矢量　有电介质时的高斯定理44

10.12　静电场的能量　能量密度49

10.12.1　电容器的电能49

10.12.2　电场的能量　能量密度50

本章提要51

思考题53

习题54

第11章　恒定磁场57

11.1　电流57

11.1.1　电流和电流密度矢量57

11.1.2　欧姆定律的微分形式59

11.2　电源　电动势60

11.2.1　非静电力　电源60

11.2.2　电动势60

11.3　磁场　磁感应强度61

11.3.1　基本磁现象61

11.3.2　磁场62

11.3.3　磁感应强度63

11.4　毕奥-萨伐尔定律及其应用64

11.4.1　毕奥-萨伐尔定律64

11.4.2　毕奥-萨伐尔定律应用举例65

11.5　运动电荷的磁场70

11.6　磁场的高斯定理71

11.6.1　磁感应线71

11.6.2　磁通量　磁场的高斯定理72

11.7　安培环路定理及其应用73

11.7.1　安培环路定理73

11.7.2　安培环路定理的应用举例75

11.8　磁场对载流导线的作用77

11.8.1　安培定律77

11.8.2　两根无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义79

11.8.3　均匀磁场对矩形载流线圈的作用80

11.9　运动电荷在电场和磁场中所受的力82

11.9.1　运动电荷在磁场中所受的力　洛伦兹力82

11.9.2　洛伦兹力与安培力的关系83

11.9.3　带电粒子在均匀磁场中运动分析及应用举例83

11.9.4　运动电荷在电磁场中所受的力85

11.9.5　带电粒子在电场和磁场中运动举例85

11.10　磁介质88

11.10.1　磁介质的磁化88

11.10.2　磁介质中的磁场　磁场强度92

11.10.3　铁磁质95

本章提要98

思考题99

习题100

第12章　电磁感应105

12.1　法拉第电磁感应定律105

12.1.1　法拉第电磁感应定律105

12.1.2　楞次定律107

12.2　动生电动势　感生电动势107

12.2.1　动生电动势107

12.2.2　感生电动势110

12.3 自感　互感112

12.3.1 自感112

12.3.2　互感114

12.4　磁场的能量115

12.5　麦克斯韦方程组116

12.5.1　位移电流116

12.5.2　麦克斯韦方程组的积分形式118

12.6　电磁振荡　电磁波118

12.6.1　电磁振荡　无阻尼自由电磁振荡119

12.6.2　电磁波的产生120

12.6.3　平面电磁波的基本性质120

12.6.4　电磁波的能量121

12.6.5　电磁波谱121

本章提要122

思考题124

习题124

第13章　波动光学127

13.1　相干光127

13.2　杨氏双缝实验　劳埃镜128

13.2.1　杨氏双缝实验128

13.2.2　劳埃镜130

13.3　光程　光程差130

13.3.1　光程及光程差的加强减弱条件130

13.3.2　光通过透镜时的光程差131

13.4　薄膜干涉133

13.5　劈尖　牛顿环135

13.5.1　劈尖135

13.5.2　牛顿环138

13.6　迈克耳孙干涉仪139

13.7　光的衍射140

13.7.1　光的衍射现象　衍射分类140

13.7.2　衍射分类140

13.7.3　惠更斯-菲涅耳原理141

13.8　单缝衍射141

13.8.1　单缝衍射的明暗纹公式141

13.8.2　单缝衍射的条纹宽度143

13.8.3　单缝衍射的光强分布143

13.9　圆孔衍射　光学仪器的分辨本领144

13.10　衍射光栅145

13.10.1　光栅145

13.10.2　光栅衍射条纹的形成146

13.10.3　衍射光谱148

13.11　X射线的衍射150

13.12　光的偏振151

13.12.1　自然光　线偏振光　部分偏振光151

13.12.2　偏振片　马吕斯定律152

13.13　反射光与折射光的偏振153

13.14　双折射现象153

13.15　旋光现象155

本章提要155

思考题158

习题159

第14章　光的吸收、色散和散射163

14.1　光的吸收163

14.1.1　一般吸收和选择吸收163

14.1.2　光的吸收定律164

14.1.3　吸收光谱165

14.2　光的色散165

14.3　光的散射167

本章提要168

思考题169

习题169

第15章　狭义相对论170

15.1　伽利略变换式　经典力学的相对性原理170

15.1.1　经典力学的相对性原理171

15.1.2　伽利略时空变换式171

15.1.3　经典力学时空观171

15.1.4　伽利略速度变换式172

15.2　迈克耳孙-莫雷实验172

15.3　爱因斯坦狭义相对论基本假设　洛伦兹变换174

15.3.1　爱因斯坦假设174

15.3.2　洛伦兹坐标变换175

15.3.3　相对论速度变换176

15.4　相对论中的长度、时间和同时性178

15.4.1　长度收缩178

15.4.2　时间膨胀（或运动的钟变慢）180

15.4.3　同时的相对性180

15.5　相对论动力学基础181

15.5.1　质量与速度的关系181

15.5.2　相对论力学的基本方程181

15.5.3　质量与能量的关系182

15.5.4　动量与能量之间的关系183

15.5.5　光子情况184

本章提要185

思考题186

习题187

第16章　量子物理基础188

16.1　黑体辐射　普朗克量子假设188

16.1.1　黑体　黑体辐射188

16.1.2　斯特藩-玻尔兹曼定律　维恩位移定律189

16.1.3　黑体辐射的瑞利-金斯公式　经典物理的困难190

16.1.4　普朗克假设　普朗克黑体辐射公式191

16.2　光电效应　光的波粒二象性191

16.2.1　光电效应实验的规律191

16.2.2　光子　爱因斯坦方程192

16.2.3　光电效应在近代技术中的应用193

16.2.4　光的波粒二象性194

16.3　康普顿效应194

16.3.1　康普顿效应的实验规律194

16.3.2　康普顿效应的解释195

16.4　氢原子196

16.4.1　氢原子光谱的规律性196

16.4.2　卢瑟福的原子有核模型198

16.4.3　氢原子的玻尔理论199

16.4.4　氢原子玻尔理论的困难和意义200

16.5　德布罗意波　实物粒子的二象性201

16.5.1　德布罗意假设201

16.5.2　德布罗意波的实验证明201

16.5.3　德布罗意波的统计解释203

16.6　量子力学简介203

16.6.1　不确定关系203

16.6.2　波函数　概率密度205

16.6.3　薛定谔方程206

16.6.4　一维无限深势阱问题208

16.6.5　一维方势垒　隧道效应210

16.6.6　氢原子问题211

本章提要215

思考题216

习题216

第17章　现代物理技术217

17.1　激光原理及激光技术的应用217

17.1.1　激光器原理217

17.1.2　激光器的种类218

17.1.3　激光的巨大应用219

17.2　光纤技术221

17.2.1　光纤的结构与分类221

17.2.2　光纤通信技术和发展222

17.3　液晶技术226

17.3.1　液晶的结构与分类226

17.3.2　液晶的物理性质227

17.4　纳米技术228

17.4.1　纳米材料的性能特点228

17.4.2　纳米材料的应用229

17.5　等离子体技术229

17.5.1　等离子体229

17.5.2　主要应用230

17.6　新材料技术231

17.6.1　新材料技术231

17.6.2　新材料的发展前景234

17.7　新能源技术237

习题答案241