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1 引言1

1.1 从经典物理到近代物理1

1.2 近代物理学的基本问题4

1.3 单位和常数8

2 狭义相对论时空性质11

2.1 迈克耳孙-莫雷实验11

2.2 爱因斯坦相对性原理12

2.3 时间的相对性13

2.4 长度的相对性16

2.5 洛伦兹变换和速度叠加17

2.6 支持洛伦兹变换的实验20

2.7 四维时空间隔23

2.8 闵可夫斯基空间26

3 狭义相对论质点力学30

3.1 粒子的运动学描述30

3.2 粒子的动力学关系33

3.3 能量动量关系的讨论37

3.4 相互作用多粒子体系41

3.5 粒子的衰变43

3.6 两体反应46

3.7 相对论多普勒效应50

4 辐射的量子性53

4.1 光电效应53

4.2 X射线及其在晶体上的衍射55

4.3 X射线轫致辐射谱58

4.4 康普顿效应60

4.5 电子偶的产生和湮没63

4.6 光子的吸收64

4.7 穆斯堡尔效应65

4.8 引力场中的光子68

4.9 电磁波的统计诠释69

4.10 光子的测不准关系72

5 粒子的波动性75

5.1 电子75

5.2 德布罗意波77

5.3 电子晶体衍射实验79

5.4 电子双缝衍射实验81

5.5 中子晶体衍射实验83

5.6 中子单缝和双缝衍射实验85

5.7 N-A形状弹性散射87

5.8 引力场的效应89

5.9 波函数的统计诠释92

5.10 粒子的测不准关系95

6 卢瑟福-玻尔原子模型100

6.1 原子模型问题100

6.2 卢瑟福散射公式103

6.3 卢瑟福散射公式的实验验证105

6.4 原子的电子结构问题109

6.5 氢原子光谱的巴耳末-里德伯公式111

6.6 玻尔理论114

6.7 玻尔理论的应用118

7 波动方程121

7.1 波动方程的提出121

7.2 量子化的能级124

7.3 弗兰克-赫兹实验128

7.4 轨道角动量130

7.5 施特恩-格拉赫实验135

7.6 电子自旋138

7.7 隧道效应141

7.8 矢量势145

7.9 规范不变性原理146

7.10 阿哈罗诺夫-玻姆效应150

8 氢原子和类氢离子153

8.1 能级和径向波函数153

8.2 辐射跃迁和选择定则158

8.3 矢量模型和角动量相加161

8.4 自旋-轨道耦合164

8.5 氢原子能级的精细结构166

8.6 兰姆移位169

8.7 氢原子的磁矩172

8.8 氢原子能级的超精细结构173

9 多电子原子175

9.1 氦原子基态175

9.2 泡利不相容原理177

9.3 原子基态的电子组态179

9.4 角动量耦合和能级的精细结构185

9.5 原子的基态189

9.6 单电子光谱190

9.7 双电子光谱194

9.8 内层电子激发和X射线谱197

9.9 塞曼效应202

9.10 顺磁共振205

10 辐射场的统计性质207

10.1 热辐射207

10.2 黑体辐射209

10.3 普朗克黑体辐射定律211

10.4 辐射场（光子气体）的力学216

10.5 宇宙微波背景辐射218

10.6 爱因斯坦辐射理论220

10.7 谱线的宽度222

10.8 激光的基本概念225

11 分子结构227

11.1 氢分子离子227

11.2 s共价键分子229

11.3 其他共价键分子231

11.4 离子键与电离度235

11.5 分子的振动237

11.6 分子的转动240

11.7 分子的振动转动谱带243

12 固体247

12.1 离子晶体247

12.2 其他类型晶体251

12.3 晶态和非晶态固体254

12.4 固体的能带259

12.5 金属中的自由电子气体263

12.6 晶格的振动268

12.7 声子271

13 超流与超导277

13.1 液氦Ⅱ277

13.2 环流量子化280

13.3 玻色-爱因斯坦分布282

13.4 玻色-爱因斯坦凝聚284

13.5 超导电性287

13.6 库珀对和BCS理论293

13.7 伦敦方程和磁通量子化296

13.8 约瑟夫森效应和SQUID299

14 原子核305

14.1 从天然放射性到中子的发现305

14.2 原子核的几何性质310

14.3 原子核的结合能和稳定性315

14.4 氘核318

14.5 核力320

14.6 原子核结构模型324

14.7 原子核衰变330

14.8 核物质335

15 粒子物理339

15.1 正反粒子对称性339

15.2 时空对称性342

15.3 π介子345

15.4 同位旋348

15.5 中性K介子352

15.6 相互作用356

15.7 电弱统一和中间玻色子362

15.8 夸克模型和QCD366

16 广义相对论的基本概念372

16.1 等效原理和局部惯性系372

16.2 时空弯曲和短程线374

16.3 转动参考系377

16.4 引力场中的时空和施瓦西度规383

16.5 行星近日点的进动386

16.6 星光的引力偏转和雷达回波的延迟389

16.7 光频在引力场中的移动392

16.8 黑洞394

17 天体和宇宙397

17.1 物质结构的层次397

17.2 行星尺度400

17.3 恒星尺度405

17.4 恒星中的核反应410

17.5 宇宙大尺度结构415

17.6 膨胀宇宙419

17.7 宇宙的演化424

18 结语429

附录433

A1 元素周期表433

A2 凝聚态元素性质434

A3 同位素简表437

A4 太阳系简表439

习题441

习题参考答案457

索引461

主要参考书目466