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绪论1

一、物理学的研究对象和内容1

二、物理学与生物学、农学4

第一篇 力学基础9

第一章 运动和力11

第一节 质点运动学11

一、时间和长度的量度 参考系和坐标系 质点11

二、位置矢量 位移12

三、速度 加速度13

第二节 牛顿运动定律14

一、牛顿第一定律 惯性系14

二、牛顿第二定律14

三、牛顿第三定律15

第三节 力学相对性原理 惯性力15

一、力学相对性原理 伽利略变换15

二、惯性力16

思考题17

习题18

第二章 动量守恒 角动量守恒21

第一节 动量定理 动量守恒定律21

一、动量 冲量和质点动量定理21

二、质点系的动量定理22

三、动量守恒定律23

第二节 角动量定理 角动量守恒24

一、质点角动量24

二、力矩25

三、质点角动量定理25

四、质点系角动量定理26

五、刚体绕固定轴的转动27

六、角动量守恒定律28

思考题30

习题31

第三章 能量与能量守恒33

第一节 功和能33

一、功33

二、动能和动能定理35

第二节 势能36

一、保守力场及势能36

二、机械能守恒定律38

三、势垒与势阱38

四、势能与力的关系39

第三节 能量守恒定律40

一、能量守恒定律40

二、系统与平衡态41

三、热力学第一定律42

第四节 理想气体的内能42

一、理想气体42

二、自由度43

三、能量均分定理44

第五节 理想气体的热力学过程45

一、等体过程46

二、等压过程46

三、等温过程47

四、绝热过程48

思考题50

习题50

第四章 流体力学53

第一节 流体静力学53

一、静止流体内的压强53

二、液体的表面张力54

三、球形液面内外的压强差57

四、毛细现象58

第二节 理想流体的定常流动60

一、连续性方程60

二、理想流体的定常流动61

三、伯努利方程62

四、伯努利方程应用举例63

第三节 黏性流体的流动64

一、流体的黏性64

二、黏性流体在圆管中的流动65

三、黏力67

四、雷诺数68

思考题69

习题69

第五章 振动与波73

第一节 振动73

一、简谐振动73

二、阻尼振动78

三、受迫振动 共振79

四、振动的合成80

五、振动的分解 频谱85

第二节 波86

一、机械波的产生和传播86

二、简谐波的表达式 波速88

三、波的能量 声强91

四、波的传播96

五、波的叠加原理 干涉97

六、多普勒效应98

思考题99

习题100

第二篇 热学103

第六章 气体动理论105

第一节 理想气体的压强105

第二节 温度与分子平均平动动能的关系107

第三节 气体分子的速率分布律108

一、统计规律 分布函数109

二、麦克斯韦速率分布律110

三、理想气体的特征速率111

四、麦克斯韦速率分布律的实验验证113

第四节 玻尔兹曼分布律114

一、玻尔兹曼分布律114

二、等温大气的压强分布116

第五节 真实气体的状态方程118

思考题119

习题120

第七章 宏观过程的方向性123

第一节 热力学第二定律123

一、可逆过程与不可逆过程123

二、热力学第二定律124

三、卡诺循环124

四、克劳修斯不等式126

第二节 熵128

一、熵 熵增加原理128

二、孤立系的平衡判据131

三、自由能 自由焓132

第三节 熵的微观实质与统计意义133

一、宏观状态与微观状态133

二、玻尔兹曼关系式134

第四节 非平衡态热力学简介135

一、输运过程的宏观规律135

二、局域平衡假设137

三、非平衡态的热力学第二定律137

四、熵平衡方程138

思考题139

习题140

第三篇 电磁学143

第八章 静电场145

第一节 电场强度 场强叠加原理145

一、电荷 电荷守恒定律145

二、库仑定律146

三、电场强度 电场叠加原理147

第二节 高斯定理153

一、电通量154

二、高斯定理155

三、高斯定理应用举例157

第三节 静电场环路定理 电势159

一、静电场环路定理159

二、电势能 电势差和电势160

三、电势叠加原理162

四、等势面 电势梯度164

第四节 电容器 静电场的能量166

一、电容和电容器166

二、电容器储能168

三、静电场的能量169

第五节 静电场中的电介质170

一、电介质的极化170

二、介质中的场强 介电常数171

三、电位移矢量 有电介质时的高斯定理173

第六节 静电场的应用175

一、静电场处理种子175

二、电晕放电处理种子176

三、人工诱发闪电的应用176

四、静电喷农药和静电人工授粉176

思考题177

习题178

第九章 恒定磁场182

第一节 电流密度矢量 欧姆定律 电动势182

一、电流密度矢量182

二、电流的恒定条件183

三、欧姆定律的微分形式184

四、电源及其电动势186

五、含电源电路的欧姆定律187

第二节 磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律190

一、基本磁现象190

二、磁场 磁感应强度矢量191

三、毕奥-萨伐尔定律192

四、运动电荷的磁场196

第三节 恒定磁场的基本性质197

一、磁场的高斯定理197

二、安培环路定理197

第四节 磁场对载流导线的作用200

一、安培定律200

二、两无限长平行载流直导线间的相互作用力202

三、矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩202

第五节 带电粒子在磁场中的运动203

一、洛伦兹力203

二、带电粒子在均匀磁场中的运动204

三、霍尔效应206

四、质谱仪的基本原理207

第六节 磁介质208

一、磁介质的磁化208

二、有磁介质存在时磁场的高斯定理和安培环路定理 磁场强度矢量212

三、铁磁质213

四、磁的应用215

思考题217

习题219

第十章 电磁感应224

第一节 电磁感应基本定律224

一、电磁感应现象224

二、法拉第电磁感应定律225

三、楞次定律226

第二节 动生电动势227

第三节 感生电动势 感应电场229

第四节 自感和互感231

一、自感231

二、互感234

第五节 磁场的能量236

一、自感磁能236

二、互感磁能236

三、磁场的能量237

思考题238

习题239

第十一章 麦克斯韦方程组和电磁波242

第一节 麦克斯韦方程组242

一、静电场、恒定磁场和变化磁场的基本规律242

二、位移电流244

三、麦克斯韦方程组245

第二节 电磁波246

一、电磁波的产生和电磁波的性质246

二、电磁波的能流密度248

三、电磁波波谱249

思考题251

习题252

第四篇 光学253

第十二章 光的干涉和衍射255

第一节 光的干涉的一般理论255

一、光的叠加原理255

二、光的相干叠加255

第二节 分波阵面干涉258

一、杨氏双缝干涉实验258

二、劳埃德镜干涉实验及半波损失261

第三节 薄膜干涉261

一、等倾干涉262

二、等厚干涉264

第四节 迈克耳孙干涉仪269

一、结构与光路269

二、干涉条纹270

三、应用271

第五节 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理272

一、光的衍射现象及其分类272

二、惠更斯-菲涅耳原理273

第六节 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射274

一、单缝夫琅禾费衍射274

二、圆孔夫琅禾费衍射278

第七节 平面透射光栅278

一、光栅的构成278

二、光栅方程279

三、光栅衍射图样的特征280

四、光栅光谱282

五、全息照相284

第八节 X射线衍射286

思考题287

习题287

第十三章 光的偏振290

第一节 光的偏振态290

一、光的偏振态290

二、二向色性 马吕斯定律292

第二节 反射和折射时的偏振现象294

第三节 双折射现象295

一、寻常光和非常光295

二、晶体的光轴 主截面 主平面296

三、惠更斯对双折射现象的解释297

四、尼科耳棱镜299

五、波片299

六、圆偏振光和椭圆偏振光的获得及偏振光的检验300

第四节 旋光性303

思考题305

习题305

第十四章 光的吸收 色散和散射308

第一节 光的吸收308

一、朗伯定律308

二、一般吸收和选择吸收309

三、吸收光谱310

第二节 光的色散310

一、正常色散310

二、反常色散311

第三节 光的散射312

一、光的散射现象312

二、瑞利散射313

三、散射光强的角分布和偏振状态313

四、拉曼散射314

思考题315

习题315

第五篇 量子物理基础317

第十五章 光的量子性319

第一节 热辐射319

一、基尔霍夫定律319

二、黑体辐射的实验规律320

三、经典理论的困难321

四、普朗克公式和能量子假设322

第二节 光的粒子性和实物粒子的波动性324

一、光电效应324

二、实物粒子的波动性327

思考题331

习题331

第十六章 原子的量子理论333

第一节 不确定关系333

第二节 波函数 薛定谔方程335

一、波函数335

二、薛定谔方程337

三、一维无限势阱339

第三节 氢原子342

一、氢原子的定态薛定谔方程342

二、能量量子化344

三、角动量量子化344

四、角动量空间取向量子化345

五、电子自旋346

六、电子概率密度347

第四节 原子的发射光谱和吸收光谱349

第五节 分子光谱350

一、分子光谱概况350

二、分子的转动能级352

三、分子的振动能级352

四、分子的荧光和磷光355

思考题356

习题357

第十七章 激光358

第一节 光的吸收和辐射358

一、粒子数按能级分布358

二、吸收和辐射359

第二节 产生激光的条件362

一、粒子数反转362

二、光学谐振腔364

三、增益和阈值365

第三节 激光的特性及其应用367

一、激光的特性367

二、激光的应用368

思考题370

习题370

附录372

附表1 基本物理常量1986年的推荐值372

附表2 保留单位和标准值372

参考文献373