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电磁学篇2

第11章 真空中的静电场2

11.1 电荷和库仑定律3

11.1.1 电荷3

11.1.2 库仑定律4

11.2 静电场5

11.2.1 静电场5

11.2.2 电场强度6

11.2.3 几种带电体系的场强8

11.3 静电场的高斯定理及其应用11

11.3.1 电场线11

11.3.2 电通量11

11.3.3 真空中静电场的高斯定理13

11.4 静电场的环路定理17

11.4.1 静电场力的功17

11.4.2 静电场的环路定理19

11.5 电势19

11.5.1 电势的定义19

11.5.2 点电荷的电势20

11.5.3 电势叠加原理21

11.5.4 等势面22

11.5.5 场强与电势 电势梯度23

本章提要25

习题26

第12章 导体和电介质28

12.1 导体的静电平衡29

12.1.1 导体的静电平衡条件29

12.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布30

12.1.3 静电平衡时导体表面的电荷分布与面外附近场强的关系31

12.1.4 静电屏蔽32

12.2 导体的电容34

12.2.1 孤立导体的电容34

12.2.2 电容器的电容34

12.3 导体中的恒定电流和电场36

12.3.1 电流 电流密度矢量36

12.3.2 电流的连续性方程37

12.3.3 欧姆定律的微分形式38

12.3.4 电源 电动势39

12.4 静电场中的电介质40

12.4.1 电介质的极化40

12.4.2 电极化强度矢量41

12.4.3 电介质存在时的高斯定理43

12.4.4 电位移矢量D和电介质中总场强E的关系43

12.4.5 电介质对电容器电容的影响44

12.5 静电场的能量45

12.5.1 点电荷系的相互作用能45

12.5.2 电容器储存的能量46

本章提要47

习题48

阅读材料 压电效应与压电体50

第13章 稳恒磁场53

13.1 磁场 磁感应强度54

13.1.1 磁现象54

13.1.2 磁感应强度55

13.2 毕奥-萨伐尔定律57

13.2.1 毕奥-萨伐尔定律57

13.2.2 运动电荷的磁场58

13.2.3 毕奥-萨伐尔定律的应用59

13.3 磁场中的高斯定理63

13.3.1 磁感应线63

13.3.2 磁通量63

13.3.3 磁场中的高斯定理64

13.4 磁场的安培环路定理65

13.4.1 安培环路定理65

13.4.2 安培环路定理的应用67

13.5 磁场对载流导线的作用69

13.5.1 安培定律69

13.5.2 两根平行的无限长载流直导线间的相互作用71

13.5.3 磁场对载流线圈的作用72

13.5.4 磁力的功73

13.6 磁场对运动电荷的作用74

13.6.1 洛伦兹力74

13.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动75

13.6.3 霍尔效应76

13.7 回旋加速器 磁聚焦78

13.7.1 回旋加速器的基本原理78

13.7.2 磁聚焦79

13.8 磁介质81

13.8.1 磁介质的分类81

13.8.2 抗磁质与顺磁质的磁化82

13.8.3 磁化强度83

13.8.4 磁介质中的高斯定理和安培环路定理84

13.8.5 铁磁质86

本章提要88

习题89

阅读材料 等离子体及其磁约束94

第14章 电磁感应97

14.1 电磁感应定律98

14.1.1 电磁感应现象98

14.1.2 楞次定律99

14.1.3 法拉第电磁感应定律100

14.2 动生电动势102

14.3 感生电动势 感生电场105

14.3.1 感生电动势105

14.3.2 感生电场106

14.4 自感应和互感应108

14.4.1 自感108

14.4.2 互感110

14.5 磁场的能量111

14.5.1 自感磁能 互感磁能111

14.5.2 磁场能量密度112

本章提要113

习题114

第15章 电磁场和电磁波117

15.1 位移电流 麦克斯韦方程组118

15.1.1 传导电流和位移电流118

15.1.2 全电流定律120

15.1.3 麦克斯韦方程组121

15.2 电磁波122

15.2.1 电磁振荡 赫兹实验123

15.2.2 平面电磁波124

15.2.3 电磁波谱125

15.3 电磁场的能量与动量126

15.3.1 电磁场的能量127

15.3.2 电磁场的动量127

15.3.3 电磁场的物质性128

本章提要128

习题129

阅读材料 遥感技术130

近代物理学篇136

第16章 相对论136

16.1 伽利略变换及经典力学时空观138

16.1.1 伽利略变换138

16.1.2 经典力学时空观138

16.2 迈克耳孙-莫雷实验139

16.2.1 伽利略变换的局限性139

16.2.2 以太假说140

16.2.3 迈克耳孙-莫雷实验141

16.3 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换143

16.3.1 狭义相对论的基本原理143

16.3.2 洛伦兹坐标变换144

16.3.3 洛伦兹速度变换147

16.4 狭义相对论的时空观149

16.4.1 同时的相对性150

16.4.2 时间膨胀效应152

16.4.3 长度收缩效应153

16.4.4 两种时空观的比较155

16.5 狭义相对论动力学156

16.5.1 相对论中的质量速率关系156

16.5.2 相对论中的质能关系158

16.5.3 能量与动量的关系161

16.6 广义相对论简介161

16.6.1 非惯性系与惯性力162

16.6.2 惯性质量和引力质量162

16.6.3 广义相对论的基本原理163

16.6.4 广义相对论的实验验证163

本章提要164

习题166

阅读材料 宇宙与大爆炸167

第17章 量子力学基础174

17.1 黑体辐射和普朗克的能量子假设175

17.1.1 黑体辐射175

17.1.2 普朗克能量子假设177

17.2 光电效应和爱因斯坦的光量子理论178

17.2.1 光电效应178

17.2.2 爱因斯坦的光量子理论179

17.2.3 光的波粒二象性180

17.3 康普顿效应182

17.3.1 康普顿效应182

17.3.2 康普顿效应的光量子理论解释183

17.3.3 光电效应与康普顿效应186

17.4 玻尔的氢原子理论187

17.4.1 氢原子光谱的实验规律187

17.4.2 玻尔的氢原子理论188

17.4.3 玻尔理论的成功和局限性192

17.5 粒子的波动性192

17.5.1 德布罗意波192

17.5.2 德布罗意波的实验验证194

17.5.3 德布罗意波的统计解释195

17.6 不确定关系196

17.7 波函数和薛定谔方程198

17.7.1 波函数199

17.7.2 薛定谔方程200

17.8 薛定谔方程在一维定态问题中的应用204

17.8.1 一维无限深势阱204

17.8.2 一维方势垒与隧道效应207

17.9 量子力学对氢原子的应用209

17.9.1 氢原子的定态薛定谔方程209

17.9.2 能级与波函数210

17.10 多电子原子中的电子分布213

17.10.1 电子的自旋213

17.10.2 多电子原子中的电子分布214

本章提要217

习题219

阅读材料 量子通信220

第18章 新技术的物理基础224

18.1 固体的能带结构及其应用225

18.1.1 固体的能带结构225

18.1.2 半导体226

18.2 激光228

18.2.1 激光的形成机理229

18.2.2 粒子数反转229

18.2.3 光学谐振腔230

18.2.4 激光的特性及应用231

18.3 超导232

18.3.1 超导体的主要电磁特性232

18.3.2 BCS理论234

18.3.3 超导材料的探索之路234

18.3.4 超导体的应用236

习题237