《基础物理学教程 下》

第三部分光学389

第十五章光的干涉389

15-1光学概论389

一 从经典光学到现代光学389

二 光的电磁理论390

三 光波的复振幅描述392

15-2光波的相干叠加393

一 光波的叠加393

二 相干条件395

三 光程和光程差395

15-3分波前干涉396

一 杨氏实验396

二 菲涅耳双面镜和劳埃德镜399

三 干涉条纹的可见度 光源的宽度和单色性399

15-4分振幅干涉404

一 薄膜干涉原理404

二 等倾干涉406

三 等厚干涉407

四 迈克耳孙干涉仪和法布里－珀罗干涉仪409

习题414

第十六章光的衍射417

16-1光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理417

一 光的衍射现象及其分类417

二 惠更斯－菲涅耳原理418

16-2单缝和圆孔的夫琅禾费衍射419

一 单缝的夫琅禾费衍射419

二 圆孔的夫琅禾费衍射422

三 光学仪器的分辨本领423

16-3光栅426

一 光栅的构成426

二 光栅衍射图样427

三 光栅衍射图样的特点429

四 光栅光谱430

16-4X射线在晶体上的衍射433

一 X射线的发现和应用433

二 布拉格条件434

三 电子衍射和中子衍射435

四 劳厄相和德拜相436

16-5现代光学438

一 全息照相438

二 傅里叶光学 光学信息处理442

习题445

第十七章光的偏振448

17-1自然光和偏振光448

一 光的偏振态448

二 自然光449

三 线偏振光 马吕斯定律449

四 部分偏振光450

五 椭圆偏振光和圆偏振光451

17-2偏振光的产生和检验453

一 光在反射和折射时的偏振 玻片堆453

二 二向色性和偏振片454

三 晶体的双折射和偏振元件455

四 偏振光的获得和检验460

17-3偏振光的干涉461

一 偏振光的干涉现象461

二 偏振光的干涉原理 色偏振462

三 光弹效应和电光效应463

17-4旋光465

一 晶体和溶液的旋光性465

二 磁致旋光467

习题467

第十八章光的吸收、散射和色散470

18-1光的吸收470

一 吸收定律470

二 一般吸收和选择吸收 吸收光谱471

18-2光的散射473

一 光的散射现象及其分类473

二 瑞利散射定律475

三 散射光的强度和偏振状态475

四 拉曼散射477

18-3光的色散479

一 光的色散 棱镜光谱仪479

二 正常色散和反常色散482

18-4非线性光学483

一 非线性光学现象483

二 非线性光学现象的解释484

习题486

第四部分量子力学487

第十九章从经典物理学到量子力学487

19-1从经典物理学到前期量子论487

一 黑体辐射 普朗克的能量子假说488

二 光电效应 爱因斯坦的光量子论492

三 原子结构和原子光谱 玻尔的量子论498

19-2量子力学的建立和发展503

一 海森伯矩阵力学的提出503

二 德布罗意波 薛定谔波动力学的提出504

三 量子理论的发展506

习题509

第二十章波函数与薛定谔方程512

20-1波函数的统计诠释512

一 概率波512

二 统计诠释及其他物理条件对波函数提出的要求514

三 概率的基本概念及运算516

20-2力学量的统计不确定性518

一 不确定性原理518

二 动量分布概率519

三 力学量的平均值 算符的引进521

20-3态叠加原理524

一 量子态及其表象524

二 态叠加原理525

20-4薛定谔方程527

一 薛定谔方程的引进527

二 定域的概率守恒529

三 定态薛定谔方程531

20-5一维定态问题533

一 无限深方势阱 离散谱533

二 线性谐振子536

三 方势垒的穿透 隧道效应539

习题546

第二十一章力学量与本征态549

21-1量子力学中的力学量549

一 力学量用算符表达549

二 经典分析力学中的哈密顿量551

三 量子力学中的哈密顿量 薛定谔方程的普遍形式555

21-2本征值和本征函数 线性厄米算符556

一 力学量算符的本征值方程556

二 线性厄米算符558

三 厄米算符的性质 厄米算符与力学量560

21-3厄米算符的对易关系562

一 算符的一般运算规则和对易式562

二 量子力学的基本对易式564

三 角动量算符各分量之间的对易式565

21-4共同本征函数567

一 不同力学量同时有确定值的条件和共同本征函数567

二 角动量（？2，？z）的共同本征函数 球谐函数567

三 力学量完全集和本征函数的完全性569

四 狄拉克符号571

五 占有数表象572

21-5力学量随时间的变化 守恒量与对称性574

一 力学量平均值随时间的变化574

二 守恒量576

三 守恒量与对称性577

21-6 量子力学的基本假设580

习题581

第二十二章有心力场和电磁场中的粒子583

22-1粒子在有心力场中的运动583

一 角动量守恒与力学量完全集583

二 径向方程与能量本征值583

22-2氢原子的能级和能量本征函数585

一 两体问题化为单体问题585

二 氢原子的径向方程和能量本征值586

三 氢原子的能量本征函数589

22-3氢原子和类氢离子的结构与性质591

一 氢原子的能级特点及简并度591

二 氢原子波函数及概率的分布592

三 氢原子的电流分布与磁矩598

四 类氢离子601

22-4粒子在电磁场中的运动601

一 有电磁场情况下的薛定谔方程601

二 A-B效应603

三 正常塞曼效应605

习题607

第二十三章自旋和全同粒子609

23-1电子自旋609

一 电子自旋假设609

二 电子自旋态的描述612

三 自旋算符与泡利矩阵613

四 自旋轨道耦合 总角动量615

五 电子自旋对正常塞曼效应的影响以及反常塞曼效应616

六 电子顺磁共振和核磁共振618

23-2全同粒子系和原子组态620

一 全同粒子系的交换对称性620

二 全同粒子系的波函数 泡利不相容原理622

三 两个电子的自旋三重态和单态 正氦和仲氦625

四 元素周期表 原子的电子壳层结构628

习题631

第二十四章微扰论和量子跃迁633

24-1定态微扰论633

一 非简并定态微扰论633

二 简并定态微扰论636

24-2含时微扰论和量子跃迁638

一 含时微扰论638

二 量子跃迁和跃迁概率640

24-3光的吸收和辐射641

一 光的吸收和受激辐射641

二 电偶极辐射的选择定则643

三 自发辐射644

24-4激光的基本原理645

一 受激辐射光放大与粒子数反转645

二 光学共振腔647

三 激光的纵模648

四 激光器和激光的应用650

第五部分热物理学652

第二十五章热力学基础652

25-1热力学平衡的基本概念652

一 热物理学概述652

二 热力学系统的平衡态653

三 态参量和态函数654

四 热力学第零定律 温度655

五 物态方程658

25-2热力学第一定律662

一 热力学过程662

二 功662

三 热力学第一定律663

四 焓665

五 热容666

六 气体的态函数和热力学过程667

习题675

第二十六章统计物理学基础679

26-1统计物理学的基本概念679

一 系统的微观运动状态及其描述679

二 等概率假设681

三 三类系统的分布和微观态数683

26-2最概然分布687

一 玻耳兹曼分布688

二 玻色分布和费米分布689

三 经典极限条件和能量连续条件690

习题695

第二十七章热力学第二定律和第三定律696

27-1熵696

一 微观态数与无序度696

二 微观态数随能量的变化696

三 趋向热平衡及β的物理意义698

四 熵的概念700

27-2热力学第二定律702

一 可逆过程与不可逆过程702

二 热力学第二定律的表述703

三 过程的方向706

四 熵变的计算706

五 热机效率和卡诺定理707

27-3自由能和吉布斯函数711

一 热平衡的熵判据711

二 自由能712

三 吉布斯函数713

四 开系和多元系的热力学基本方程 化学势713

27-4热力学第三定律714

一 能斯特定理714

二 绝对零度不能达到原理715

习题716

第二十八章均匀物质的统计热力学718

28-1热力学函数718

一 态函数的全微分和麦克斯韦关系718

二 基本热力学函数的确定720

28-2玻耳兹曼统计722

一 热力学量的统计表达式722

二 经典理想气体的热力学函数和速度分布724

三 能量均分定理 气体的热容727

四 固体的热容729

28-3玻色统计和费米统计732

一 热力学量的统计表达式732

二 声子和元激发734

三 玻色－爱因斯坦凝聚 液氦的超流动性740

四 金属中的自由电子气体745

五 能带论749

六 非晶体、准晶和富勒烯751

七 元激发和对称破缺753

习题756

第二十九章相变和临界现象758

29-1单元系的相变及其分类758

一 单元复相系的平衡条件758

二 单元复相系的平衡性质759

三 相变的分类763

四 液晶及其相变765

29-2临界现象766

一 气液相变的临界现象766

二 气液相变以外的连续相变现象768

三 相变理论的发展771

习题779

第三十章非平衡热力学和统计物理学780

30-1输运现象和玻耳兹曼方程780

一 气体分子运动的简化模型780

二 输运现象783

三 玻耳兹曼方程788

四 H定理790

30-2耗散结构791

一 自组织现象791

二 开系的熵变和非平衡态795

三 耗散结构的形成和应用798

附录803

附表1基本物理常量1986年的推荐值803

附表2 保留单位和标准值803