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第十二章 电磁感应和麦克斯韦电磁理论1

12-1 电磁感应及其基本规律1

一、电磁感应现象1

二、电磁感应定律3

三、感应电动势4

12-2 互感和自感7

一、互感现象7

二、自感现象9

12-3 涡流和趋肤效应11

一、涡流11

二、趋肤效应12

12-4 磁场的能量13

12-5 超导体的电磁特性16

一、超导体的主要电磁特性16

二、对超导体主要电磁特性的解释18

12-6 麦克斯韦电磁理论21

一、位移电流21

二、麦克斯韦方程组24

12-7 电磁波的产生和传播25

一、从电磁振荡到电磁波25

二、偶极振子发射的电磁波26

三、赫兹实验27

四、电磁波的波谱28

12-8 电磁波理论29

12-9 电磁场的能量和动量32

一、电磁场的能量密度和能流密度32

二、电磁场的动量和光压35

习题38

第十三章 电路和磁路41

13-1 基尔霍夫定律41

一、基尔霍夫第一定律41

二、基尔霍夫第二定律42

三、注意几个问题43

13-2 交流电和交流电路的基本概念44

一、交流电的类型44

二、描述简谐交流电的特征量45

三、单元件的阻抗和相位差46

13-3 交流电路的矢量图解法49

一、串联电路49

二、并联电路50

13-4 交流电路的复数解法52

一、交流电简谐量与复数的对应关系52

二、元件和电路的复阻抗53

三、交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式55

13-5 交流电的功率56

一、瞬时功率和有功功率56

二、视在功率和无功功率57

三、提高功率因数的意义和方法59

13-6 串联共振电路60

一、串联共振现象60

二、串联共振电路的品质因数（Q值）61

三、串联共振电路的频率选择性62

13-7 磁路和磁路定律63

一、在磁介质分界面上磁感应线的折射63

二、磁路的概念64

三、磁路定律65

习题67

第十四章 光学70

14-1 几何光学中的基本定律和原理70

一、光的直线传播定律70

二、光的反射定律和折射定律71

三、全反射72

四、光的可逆性原理72

14-2 光在球面上的折射73

一、介绍几个概念73

二、球面折射公式73

三、高斯公式75

四、球面折射成像的作图法76

五、球面折射的横向放大率77

14-3 光在球面上的反射78

14-4 薄透镜80

一、薄透镜80

二、薄透镜成像81

三、放大镜82

14-5 光波及其相干条件83

一、光波83

二、光程85

三、相干条件86

四、获得相干光波的方法87

14-6 分波前干涉88

一、杨氏实验88

二、对干涉条纹可见度的分析90

14-7 分振幅干涉94

一、薄膜干涉94

二、迈克耳孙干涉仪98

14-8 惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象分类100

一、惠更斯-菲涅耳原理100

二、衍射现象的分类102

14-9 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射102

一、单缝的夫琅禾费衍射102

二、圆孔的夫琅禾费衍射105

14-10 衍射光栅107

14-11 衍射规律的应用111

一、光学系统分辨本领的分析111

二、X射线在晶体中的衍射112

14-12 信息光学113

一、光学信息处理114

二、全息照相116

14-13 光的偏振态118

一、自然光和线偏振光118

二、部分偏振光119

三、椭圆偏振光和圆偏振光120

14-14 偏振光的获得和检测121

一、偏振光的获得121

二、偏振光的检测124

14-15 旋光现象和电磁场的光效应126

一、旋光现象126

二、磁致旋光效应127

三、电光效应128

14-16 光的吸收、色散和散射129

一、光的吸收129

二、光的色散131

三、光的散射133

习题135

第十五章 波与粒子139

15-1 黑体辐射139

一、热辐射139

二、黑体辐射的基本规律141

三、普朗克辐射公式和能量子的概念142

15-2 光电效应144

一、光电效应的实验规律144

二、经典理论遇到的困难146

三、爱因斯坦的光子论及其对光电效应的解释147

15-3 康普顿效应149

一、康普顿效应及其观测149

二、光子论对康普顿效应的解释149

三、光的波粒二象性151

15-4 氢原子光谱和玻尔的量子论152

一、原子的核型结构模型及其与经典理论的矛盾152

二、氢原子光谱的规律性153

三、玻尔的量子论155

15-5 微观粒子的波动性157

一、德布罗意波及其实验观测157

二、不确定关系159

习题162

第十六章 量子力学基础165

16-1 波函数及其统计诠释165

一、经典物理学中的波函数165

二、在量子力学中波函数的统计意义166

三、波函数的空间对称性——宇称的概念167

16-2 薛定谔方程168

一、含时薛定谔方程168

二、定态薛定谔方程170

三、力学量的算符表示171

四、本征函数、本征值和平均值171

五、概率守恒和概率流密度矢量172

16-3 一维势阱和势垒问题173

一、一维无限深方势阱173

二、势垒穿透和隧道效应176

16-4 一维谐振子问题178

一、一维谐振子的定态薛定谔方程178

二、一维谐振子的本征函数和能量本征值179

16-5 氢原子182

一、有心力场中的薛定谔方程182

二、角动量的本征函数和相应的量子数183

三、径向波函数和氢原子的能级185

四、能量的本征函数和能级的简并度186

五、类氢离子186

16-6 氢原子中电子的概率分布187

一、电子概率的径向分布187

二、电子概率的角度分布189

习题190

第十七章 电子的自旋和原子的壳层结构192

17-1 原子的轨道磁矩和正常塞曼效应192

一、原子的轨道磁矩192

二、外磁场对轨道磁矩的作用和正常塞曼效应194

17-2 电子的自旋196

一、施特恩-格拉赫实验196

二、电子自旋和自旋磁矩198

三、碱金属原子光谱的精细结构199

四、自旋-轨道相互作用200

五、单电子体系的原子磁矩203

六、反常塞曼效应204

17-3 LS耦合和jj耦合205

一、原子的电子组态205

二、LS耦合206

三、jj耦合208

四、选择定则209

17-4 原子的壳层结构210

一、元素性质的周期性210

二、原子中电子的壳层结构211

三、原子的基态213

17-5 X射线214

一、X射线的发射和发射谱214

二、俄歇电子和同步辐射217

17-6 激光218

一、激光原理218

二、激光的应用221

习题221

第十八章 热力学与统计物理学概述223

18-1 热力学第一定律223

一、热力学中的基本概念223

二、热力学第一定律226

三、热容和焓227

18-2 理想气体的热力学过程229

一、等体过程229

二、等压过程230

三、等温过程231

四、绝热过程231

五、多方过程233

18-3 卡诺循环235

一、循环235

二、卡诺循环237

18-4 热力学第二定律239

一、可逆过程和不可逆过程239

二、热力学第二定律的两种表述240

三、热力学第二定律的实质242

18-5 卡诺定理243

18-6 熵增加原理244

一、熵的概念244

二、熵增加原理和热力学基本关系式246

18-7 自由能和自由焓249

一、自由能和最大功原理249

二、自由焓和化学势250

18-8 热力学第三定律251

一、获得超低温的有效方法251

二、热力学第三定律252

18-9 统计物理学的基本概念255

一、粒子运动状态的描述255

二、系统微观运动状态的描述257

三、三种系统及其微观态数258

四、等概率假设260

18-10 玻尔兹曼统计260

一、玻尔兹曼系统的最概然分布——玻尔兹曼分布260

二、麦克斯韦速度分布律261

三、在重力场中粒子按高度的分布263

四、固体的热容和爱因斯坦理论264

18-11 玻色统计和费米统计266

一、玻色系统和费米系统的最概然分布266

二、光子气体266

三、玻色-爱因斯坦凝聚268

四、金属中的自由电子气体271

五、晶格振动——声子以及元激发的概念272

习题275

第十九章 原子核和粒子278

19-1 原子核的一般性质278

一、原子核的组成278

二、原子核的质量数和电荷数279

三、原子核的大小和形状280

19-2 原子核的量子性质281

一、原子核的自旋和磁矩281

二、核磁共振282

三、原子核的电四极矩283

四、原子核的宇称和统计性285

19-3 核力285

一、核力的性质285

二、核力的介子场理论286

三、核力的夸克模型287

19-4 原子核的结构模型概述288

一、壳层模型288

二、集体模型290

19-5 原子核的稳定性和结合能292

一、核素图和β稳定线292

二、原子核的结合能294

三、结合能的释放和利用295

19-6 原子核衰变的基本规律299

一、放射性衰变299

二、放射性衰变的规律299

三、放射系302

19-7 三类放射性衰变303

一、α衰变和衰变能的概念303

二、β衰变和中微子假说305

三、γ衰变和穆斯堡尔效应308

四、放射性同位素的应用312

19-8 对粒子的探索和研究314

19-9 粒子及其相互作用318

一、关于“基本”粒子318

二、粒子内在属性的描述319

三、物质存在的基本形式321

四、粒子的相互作用323

五、粒子的分类323

六、强子结构的夸克模型324

19-10 粒子物理的标准模型325

一、三代费米子325

二、基本相互作用326

三、规范玻色子327

习题328

第二十章 天体和宇宙330

20-1 宇宙中的天体330

一、恒星331

二、太阳系332

三、星际物质332

四、星系和星系团333

20-2 太阳和它的八大行星334

一、太阳的结构和活动334

二、太阳的八大行星338

20-3 恒星及其演化342

一、恒星的一般物理特性343

二、恒星的演化过程略述346

20-4 致密天体347

一、白矮星348

二、中子星349

三、黑洞350

20-5 标准宇宙学模型351

一、大爆炸宇宙学的观测、实验基础351

二、大爆炸宇宙学的理论基础353

三、宇宙学的标准模型——大爆炸宇宙学355

四、宇宙膨胀的规律356

五、大爆炸宇宙学理论模型的疑难358

习题359

习题答案361

附录369

（一）物理学常用常量369

（二）矢量分析中的常用关系式370

（三）国际单位制的有关规定372

主要参考资料373