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目录1

第四篇 电磁学1

第十三章 电荷与真空中的静电场2

第一节 电荷 库仑定律2

一、电荷的量子化2

二、电荷守恒定律2

三、真空中的库仑定律3

第二节 电场和电场强度4

一、电场4

二、电场强度5

三、点电荷与点电荷系的电场强度6

四、电场强度的计算8

第三节 电通量 静电场的高斯定理13

一、电场线13

二、电通量14

三、静电场的高斯定理16

四、高斯定理的应用17

第四节 电场力的功 静电场的环路定理19

一、静电场力作功的特点19

二、静电场的环路定理20

第五节 电势21

一、电势能21

二、电势和电势差22

三、点电荷的电势 电势的叠加原理23

四、电势的计算24

第六节 电场强度和电势的关系27

一、等势面27

二、电场强度与电势梯度28

阅读材料（十三） 静电的应用30

一、静电复印30

二、喷墨打印31

三、静电除尘31

习题十三32

四、静电分离32

第一节 静电场中的导体35

一、导体的静电平衡35

第十四章 有导体和电介质时的静电场35

二、静电平衡时导体上的电荷分布36

三、静电屏蔽38

第二节 电容及电容器40

一、孤立导体的电容40

二、电容器的电容40

三、几种常见的电容器41

四、电容器的串联和并联43

＊第三节 静电场中的电介质45

一、电介质的极化45

二、电介质对电容器电容的影响46

三、有电介质时的静电场47

四、有电介质时的高斯定理48

一、电容器储存的能量51

第四节 静电场的能量51

二、静电场的能量52

阅读材料（十四） 压电效应 铁电体54

一、压电效应54

二、铁电体54

习题十四55

第十五章 恒定电流与真空中的恒定磁场58

第一节 恒定电流和恒定电场 电动势58

一、电流形成的条件58

二、恒定电流和恒定电场59

三、电流与电流密度60

＊四、欧姆定律的微分形式、焦耳-楞次定律的微分形式61

五、电源及电源电动势64

第二节 恒定磁场和磁感应强度66

一、磁性起源于电荷的运动67

二、磁场 磁感应强度B68

第三节 毕奥-萨伐尔定律70

一、毕奥-萨伐尔定律70

二、毕奥-萨伐尔定律应用举例71

三、匀速运动电荷的磁场79

第四节 磁场中的高斯定理80

一、磁感应线80

二、磁通量80

三、恒定磁场中的高斯定理81

第五节 真空中恒定磁场的安培环路定理82

一、恒定磁场的安培环路定理82

二、安培环路定理的应用85

第六节 磁场对运动电荷和载流导线的作用90

一、洛伦兹力90

二、带电粒子在磁场中的运动90

三、应用电场和磁场控制带电粒子的实例92

四、安培力96

第七节 磁力的功102

一、磁力对运动载流导线的功102

二、磁力矩对转动载流线圈的功102

阅读材料（十五） 电学中的“牛顿”——安培104

习题十五106

第十六章 磁介质中的恒定磁场111

＊第一节 磁介质及其磁化111

一、磁介质及其分类111

二、分子磁矩 分子附加磁矩113

三、顺磁质和抗磁质的磁化114

四、磁化强度矢量与磁化电流115

第二节 介质中的高斯定理和安培环路定理117

一、有介质时的高斯定理117

二、有介质时的安培环路定理117

一、铁磁质的特点121

二、铁磁质的起始磁化曲线 磁滞回线121

第三节 铁磁质121

三、磁畴123

＊四、简单磁路123

阅读材料（十六） 超导电性126

一、超导现象的发现126

二、超导态物质的特性126

三、第Ⅱ类超导体128

四、高温超导体130

五、超导的理论机制130

六、超导的应用131

习题十六131

第十七章 电磁场与麦克斯韦方程组133

第一节 电磁感应定律133

一、电磁感应现象133

二、法拉第电磁感应定律134

三、楞次定律135

四、全磁通 感应电流 感应电量137

第二节 动生电动势139

一、产生动生电动势的原因——洛伦兹力139

二、动生电动势的计算140

第三节 感生电动势143

一、产生感生电动势的原因——感生电场143

二、感生电场及感生电动势的计算144

第四节 自感与互感146

一、自感现象 自感系数146

二、自感系数及自感电动势的计算147

三、互感现象及互感系数148

四、互感系数及互感电动势的计算149

＊五、LR电路的暂态过程151

六、LC谐振电路153

第五节 磁场的能量154

一、自感线圈的磁能154

二、磁场的能量155

第六节 位移电流与电磁场158

一、位移电流的引入159

二、全电流定律160

三、电磁场161

第七节 麦克斯韦方程组与电磁波162

一、麦克斯韦方程组162

二、电磁波163

三、平面电磁波的性质165

四、平面电磁波的能量密度和能流密度165

＊五、电偶极振子发射的电磁波167

六、电磁波谱168

阅读材料（十七） 磁悬浮列车169

习题十七172

第五篇 光学176

第一节 几何光学的基本定律178

一、光线及其基本实验定律178

第十八章 几何光学178

二、理想光学系统及成像基本概念180

三、光程和费马原理181

四、单球面折射成像 横向放大率和角放大率183

五、平面反射和折射成像189

第二节 薄透镜189

一、薄透镜及其成像规律189

二、薄透镜成像的作图法 横向放大率192

阅读材料（十八） 望远镜和显微镜194

一、望远镜194

二、显微镜196

习题十八197

第十九章 波动光学199

第一节 光的相干性199

一、光的电磁理论199

二、光的相干性200

三、普通光源发光微观机制的特点202

第二节 双缝干涉203

一、杨氏双缝实验203

二、洛埃德镜206

第三节 薄膜干涉208

一、薄膜干涉208

二、等厚干涉——劈尖干涉和牛顿环211

三、增反膜和增透膜215

＊四、等倾干涉217

五、迈克耳孙干涉仪218

第四节 单缝衍射220

一、惠更斯-菲湼耳原理220

二、单缝夫琅禾费衍射222

三、圆孔衍射和光学仪器的分辨本领227

第五节 光栅衍射230

一、衍射光栅230

二、光栅方程231

三、光栅光谱和色分辨本领233

第六节 X射线的衍射236

第七节 光的偏振现象237

一、光的偏振态237

二、偏振片 马吕斯定律240

第八节 反射和折射时的偏振现象242

第九节 双折射现象244

一、晶体双折射现象的基本规律244

二、惠更斯对双折射现象的解释246

三、偏振棱镜249

阅读材料（十九） 数码照相机251

一、照相机的基本要素251

二、数码相机的“数码”特征252

三、数码相机的前景255

习题十九256

第六篇 量子物理基础260

第一节 黑体辐射和普朗克量子假设261

第二十章 早期量子论261

一、黑体辐射及其基本规律262

二、普朗克量子假设264

第二节 光的量子性266

一、光电效应266

二、爱因斯坦光子假说269

第三节 康普顿散射272

第四节 玻尔氢原子理论275

一、经典氢原子模型275

二、氢原子光谱276

三、玻尔氢原子理论277

阅读材料（二十） 量子理论的发展281

习题二十282

第一节 微观粒子的波粒二象性和不确定关系284

一、微观粒子的波粒二象性284

第二十一章 量子力学简介284

二、不确定关系288

第二节 波函数及其统计解释291

一、概率波292

二、态叠加原理295

第三节 薛定谔方程296

第四节 一维定态问题301

一、一维无限深方势阱302

二、隧道效应305

＊三、一维谐振子308

第五节 原子中的电子 原子的壳层结构310

一、氢原子中电子的波函数及其概率分布310

二、电子的自旋 施特恩-格拉赫实验313

三、泡利原理 多电子原子的壳层结构315

阅读材料（二十一） 激光318

习题二十一319

第一节 原子核的基本性质321

一、原子核的组成321

＊第二十二章 核物理与粒子物理简介321

二、核的自旋和磁矩323

三、核力324

四、结合能325

第二节 放射性衰变和核反应327

一、放射线衰变328

二、核反应332

三、核裂变和核聚变336

第三节 粒子的分类以及粒子间的相互作用339

一、粒子的分类339

二、四种基本相互作用340

第四节 守恒定律343

一、重子数和轻子数343

二、同位旋I和同位旋z分量Iz344

三、奇异数344

四、超荷344

五、宇称345

阅读材料（二十二） 核磁共振347

习题二十二348

参考答案349

习题十三349

习题十四350

习题十五351

习题十六353

习题十七353

习题十九355

习题十八355

习题二十356

习题二十一357

习题二十二358

附录359

附录一 名词索引359

附录二 书中物理量的符号及单位366

参考文献369