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第三篇 电磁学3

第10章 静电学3

10.1 电场3

10.1.1 电荷3

10.1.2 库仑定律4

10.1.3 电力叠加原理5

10.1.4 电场6

10.2 电场的描述6

10.2.1 电场强度6

10.2.2 电场强度的计算7

10.2.3 电场线13

10.3 高斯定理15

10.3.1 电通量15

10.3.2 高斯定理16

10.3.3 高斯定理的应用18

10.4 静电场环路定理23

10.4.1 电场的环量23

10.4.2 环路定理23

10.4.3 电势差和电势24

10.4.4 电势的计算25

10.4.5 等势面与电势梯度29

10.5 静电场中的导体33

10.5.1 导体静电平衡条件33

10.5.2 导体上的电荷分布34

10.5.3 导体表面附近的场强35

10.5.4 有导体存在时静电场的分布37

10.5.5 传导电流42

10.5.6 电动势 稳恒电场44

10.6 电介质46

10.6.1 电介质的极化46

10.6.2 介质中静电场的性质49

10.7 电容和电容器52

10.7.1 孤立导体的电容52

10.7.2 电容器的电容52

10.7.3 电容器的串联和并联54

10.8 静电场的能量54

10.8.1 点电荷系的电能55

10.8.2 电容器的储能56

10.8.3 电场能量57

阅读材料 热电体 压电体 铁电体和驻极体58

思考题64

习题66

第11章 静磁学71

11.1 磁场71

11.1.1 磁现象的电本质71

11.1.2 磁场72

11.2 磁场的描述72

11.2.1 磁感应强度72

11.2.2 毕奥-萨伐尔定律及其应用78

11.2.3 磁感应线83

11.3 磁场的高斯定理84

11.3.1 磁通量84

11.3.2 磁场的高斯定理84

11.4 安培环路定理85

11.4.1 安培环路定理85

11.4.2 安培环路定理的应用87

11.5 运动电荷的磁场89

11.6 磁场对运动电荷及电流的作用92

11.6.1 洛伦兹力92

11.6.2 洛伦兹力的应用92

11.6.3 安培力95

11.6.4 安培力的功99

11.7 磁介质100

11.7.1 磁介质的磁化100

11.7.2 磁介质中磁场的性质104

11.8 铁磁质107

11.8.1 铁磁质的磁滞回线107

11.8.2 铁磁质的理论解释109

阅读材料 磁流体发电109

思考题112

习题115

第12章 变化的电磁场120

12.1 电磁感应定律120

12.1.1 法拉第电磁感应定律120

12.1.2 楞次定律122

12.2 动生电动势与感生电动势123

12.2.1 动生电动势123

12.2.2 感生电动势 感生电场128

12.3 自感和互感133

12.3.1 自感现象 自感系数133

12.3.2 互感现象 互感系数135

12.4 磁场能量140

12.4.1 载流线圈的磁能140

12.4.2 磁场能量与能量密度140

12.5 位移电流143

12.5.1 位移电流143

12.5.2 全电流安培环路定律146

12.6 麦克斯韦方程组147

12.6.1 麦克斯韦方程组的积分形式147

12.6.2 麦克斯韦方程组的微分形式149

12.7 电磁波150

12.7.1 电磁波的产生和传播150

12.7.2 电磁波的波动方程151

12.7.3 平面电磁波的基本性质152

12.7.4 电磁波的能流密度153

12.7.5 电磁波谱154

阅读材料 超导电性和高温超导155

人物小传 麦克斯韦（Maxwell,1831～1879）161

思考题163

习题168

第四篇 波动光学175

第13章 光的干涉175

13.1 光波的相干叠加175

13.1.1 光波175

13.1.2 光源175

13.1.3 光波叠加原理176

13.1.4 相干光的获得178

13.2 光程和光程差178

13.2.1 光程178

13.2.2 光程差179

13.2.3 薄透镜的等光程性179

13.3 双缝干涉实验 空间相干性180

13.3.1 杨氏双缝干涉实验180

13.3.2 类似双缝的干涉实验183

13.3.3 空间相干性184

13.4 薄膜干涉185

13.4.1 薄膜干涉185

13.4.2 等厚干涉188

13.4.3 等倾干涉192

13.5 迈克耳孙干涉仪 时间相干性192

13.5.1 迈克耳孙干涉仪192

13.5.2 时间相干性193

阅读材料 光纤通信194

思考题199

习题200

第14章 光的衍射203

14.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理203

14.1.1 光的衍射现象203

14.1.2 惠更斯-菲涅耳原理204

14.2 单缝的夫琅禾费衍射204

14.2.1 单缝衍射的实验装置204

14.2.2 单缝衍射的明暗纹特点 菲涅耳半波带法205

14.2.3 单缝衍射光强的推导207

14.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领209

14.3.1 夫琅禾费圆孔衍射209

14.3.2 光学仪器的分辨本领210

14.4 光栅衍射212

14.4.1 光栅212

14.4.2 光栅衍射212

14.4.3 光栅衍射的光强推导214

14.4.4 光栅光谱216

14.4.5 反射式闪耀光栅的衍射217

14.4.6 光栅的分辨本领218

14.5 X射线的衍射220

14.6 衍射光强的计算机模拟221

14.6.1 单缝衍射光强的计算机模拟221

14.6.2 光栅衍射光强的计算机模拟223

阅读材料 二元光学226

思考题231

习题232

第15章 光的偏振235

15.1 光的偏振态235

15.1.1 自然光 线偏振光 部分偏振光235

15.1.2 椭圆偏振光和圆偏振光237

15.2 偏振片 马吕斯定律237

15.2.1 起偏和检偏237

15.2.2 偏振片237

15.2.3 马吕斯定律238

15.3 反射和折射时的偏振光239

15.3.1 由反射获得偏振光 布儒斯特定律239

15.3.2 由折射获得偏振光240

15.4 光在晶体中的双折射242

15.4.1 双折射现象242

15.4.2 o光和e光242

15.4.3 光轴、主截面和主平面243

15.4.4 关于双折射的解释243

15.4.5 尼科耳棱镜245

15.5 偏振光的干涉247

15.5.1 波片247

15.5.2 偏振光的干涉248

15.6 人工双折射 旋光现象250

15.6.1 人工双折射250

15.6.2 旋光现象252

阅读材料 量子光学252

思考题256

习题258

第五篇 量子论263

第16章 早期的量子论263

16.1 量子论的提出263

16.1.1 黑体辐射263

16.1.2 维恩位移定律264

16.1.3 经典理论对黑体辐射的解释264

16.1.4 普朗克的量子假说265

16.2 卢瑟福的原子结构模型265

16.2.1 汤姆孙原子模型及困难265

16.2.2 α粒子散射实验266

16.2.3 原子结构267

16.3 爱因斯坦的光量子论267

16.3.1 光电效应268

16.3.2 光电效应与经典物理学的矛盾270

16.3.3 爱因斯坦光子说270

16.3.4 光电效应的解释271

16.3.5 光的本性272

16.4 固体的比热274

16.5 玻尔的原子量子理论276

16.5.1 氢原子光谱276

16.5.2 原子光谱与经典物理学的矛盾277

16.5.3 玻尔理论278

16.5.4 玻尔理论对氢原子光谱的解释279

16.5.5 玻尔理论的缺陷281

16.5.6 同位素281

16.5.7 玻尔理论的推广量子化通则283

16.6 原子能级的实验验证——弗兰克-赫兹实验285

16.7 康普顿效应287

16.7.1 康普顿效应287

16.7.2 康普顿效应的理论解释288

16.7.3 康普顿效应与光电效应的区别290

16.8 激光291

16.8.1 原子的自发辐射291

16.8.2 原子的受激辐射291

16.8.3 受激吸收292

16.8.4 粒子数反转292

16.8.5 谐振腔293

16.8.6 激光器294

16.8.7 激光的特点295

人物小传 普朗克（Planck,1858～1947）296

思考题298

习题300

第17章 量子力学302

17.1 物质的波粒二象性302

17.1.1 物质波的提出302

17.1.2 戴维逊-革末实验303

17.1.3 物质波的物理解释305

17.2 不确定关系307

17.2.1 不确定关系307

17.2.2 不确定关系的理解309

17.2.3 能量和时间之间的不确定关系309

17.3 薛定谔方程311

17.3.1 波函数311

17.3.2 波函数的物理意义和性质311

17.3.3 自由粒子的波函数312

17.3.4 薛定谔方程313

17.3.5 量子力学中的算符314

17.3.6 定态薛定谔方程315

17.4 一维无限深势阱316

17.4.1 一维无限深势阱316

17.4.2 定态薛定谔方程的求解316

17.5 势垒贯穿319

17.5.1 方势垒319

17.5.2 波函数319

17.5.3 势垒贯穿320

17.6 氢原子的量子力学处理321

17.6.1 氢原子量子力学处理方法321

17.6.2 量子力学的结论323

17.6.3 电子的概率分布 电子云324

17.7 多电子原子326

17.7.1 电子的自旋326

17.7.2 多电子原子328

17.7.3 多电子原子核外电子的排列329

17.7.4 元素周期律330

17.8 量子力学的理论体系331

阅读材料 量子力学的本性之争332

人物小传 玻尔335

思考题336

习题338

第18章 固体的能带结构339

18.1 晶体与非晶体339

19.1.1 固体的分类339

18.1.2 晶体339

18.1.3 非晶体341

18.1.4 准晶体342

18.2 晶体中电子的能级结构342

18.2.1 公有化电子342

18.2.2 能带结构343

18.2.3 能带中电子的填充344

18.3 能带理论的主要应用345

18.3.1 导带、空带和满带345

18.3.2 能带论对导体、半导体和绝缘体的解释346

18.4 半导体的导电机制347

18.4.1 本征半导体347

18.4.2 杂质半导体348

18.5 半导体二极管349

思考题351

习题351

第19章 粒子物理学简介353

19.1 原子核简介353

19.1.1 原子核的组成353

19.1.2 原子核的性质354

19.1.3 原子核的放射衰变357

19.1.4 原子核的理论模型359

19.2 基本粒子分类362

19.2.1 基本粒子的相互作用362

19.2.2 基本粒子的分类362

19.2.3 守恒定律364

19.2.4 强子结构的夸克模型365

习题366

第20章 软物质367

20.1 什么是软物质367

20.2 液晶368

20.2.1 液晶的发现368

20.2.2 液晶的分类及分子形态368

20.2.3 液晶的软物质特性370

20.3 聚合物体系371

20.3.1 什么是聚合物体系371

20.3.2 聚合物体系的软物质特性372

20.4 胶体373

20.4.1 什么是胶体373

20.4.2 胶体系统的软物质特性373