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第四篇振动和波动3

第十二章 振动学基础3

12-1 简谐振动的描述3

1.弹簧振子3

2.谐振动的振幅 周期 频率 相位6

3.简谐振动的旋转矢量表示法10

12-2 简谐振动的动力学方程16

12-3 简谐振动的能量21

12-4 简谐振动的合成24

1.在同一直线上的同频率的简谐振动的合成24

2.在同一直线上的不同频率的简谐振动的合成28

3.相互垂直的简谐振动的合成30

12-5 阻尼振动 受迫振动 共振34

1.阻尼振动34

2.受迫振动37

3.共振38

12-6 谐振分析40

选读材料 什么是“混沌”？42

思考题47

习题50

第十三章 波动学基础54

13-1 波动的基本概念54

1.机械波的产生和传播54

2.波面和波线57

3.波的周期性和波速58

13-2 平面简谐波61

1.平面简谐波的波动方程61

2.波动方程的一般形式67

13-3 波的能量和能流68

1.波的能量68

2.能流和能流密度71

13-4 惠更斯原理73

2.波的干涉76

1.波的叠加原理76

13-5 波的干涉 驻波76

3.驻波79

13-6 声波 超声波86

1.声压86

2.声强和声强级87

3.超声波88

4.次声波89

13-7 多普勒效应89

选读材料 孤波95

思考题97

习题104

第五篇波动光学111

第十四章 光的干涉111

14-1 光源 光波的叠加111

1.光源112

2.光波的叠加113

14-2 光程和光程差114

14-3 双缝干涉实验 空间相干性117

1.获得相干光的方法117

2.杨氏双缝干涉实验118

3.双缝型的其他干涉装置123

4.空间相干性125

14-4 薄膜干涉127

1.薄膜干涉的一般概念127

2.增透膜与高反射膜129

3.劈尖的干涉131

4.牛顿环135

14-5 迈克耳逊干涉仪 时间相干性139

1.迈克耳逊干涉仪139

2.时间相干性141

思考题143

习题147

1.光的衍射现象152

第十五章 光的衍射152

15-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理152

2.惠更斯-菲涅耳原理154

15-2 单缝的夫琅和费衍射155

15-3 光栅衍射164

1.光栅164

2.光栅衍射165

3.光栅光谱170

4.光栅的分辨本领173

15-4 光学成像仪器的分辨率179

选读材料Ⅰ 全息照相182

选读材料Ⅱ 光纤通信190

思考题199

习题203

第十六章 光的偏振206

16-1 自然光与偏振光206

1.自然光 线偏振光 部分偏振光206

1.起偏和检偏209

2.椭圆偏振光和圆偏振光209

16-2 起偏和检偏 反射和折射时光的偏振209

2.马吕斯定律211

3.布儒斯特定律 反射和折射时光的偏振214

16-3 光在晶体中的双折射218

1.双折射现象218

2.光轴和晶体的主截面218

3.单轴晶体中o光和e光的传播方向220

4.偏振棱镜222

5.人工双折射效应225

16-4 椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的干涉227

1.椭圆偏振光和圆偏振光227

2.偏振光的干涉229

思考题233

习题237

1.宏观物体是由大量分子组成242

17-1 气体动理论的基本概念242

第六篇热学242

第十七章 气体动理论242

2.分子在不停地做无规运动243

3.分子之间有相互作用力(斥力和引力)244

17-2 理想气体状态方程245

17-3 统计规律的基本概念249

1.统计规律249

2.概率250

3.统计平均值251

17-4 理想气体的压强和温度252

1.理想气体的微观模型252

2.压强公式253

3.温度与分子平均平动能的关系256

17-5 麦克斯韦气体分子速率分布律258

1.葛正权实验259

2.麦克斯韦分子速率分布定律261

3.用速率分布函数求三种统计速率264

17-6 能量按自由度均分定理266

1.分子运动的自由度数266

2.能量按自由度均分定理267

3.理想气体的内能269

17-7 玻耳兹曼分布定律271

1.玻耳兹曼分布律271

2.重力场中粒子按高度的分布272

17-8 气体分子的平均自由程275

1.分子间的碰撞275

2.平均自由程和碰撞频率275

17-9 气体内的输运过程279

1.内摩擦现象280

2.热传导现象282

3.扩散现象283

选读材料Ⅰ 真空的获得与测量284

选读材料Ⅱ 大爆炸和宇宙膨胀291

思考题298

习题301

第十八章 热力学基础305

18-1 热力学第一定律305

1.准静态过程305

2.功307

3.热量308

4.内能309

5.热力学第一定律309

18-2 热容量311

1.等体摩尔热容Cv312

2.等压摩尔热容Cp312

3.比热容比γ313

18-3 热力学第一定律应用于理想气体315

1.等体过程315

2.等温过程316

3.等压过程317

4.绝热过程319

18-4 循环过程 卡诺循环326

1.循环过程326

2.卡诺循环329

18-5 热力学第二定律335

1.开尔文表述335

2.克劳修斯表述336

3.两种表述的等价性337

18-6 可逆过程和不可逆过程 卡诺定理338

1.可逆过程和不可逆过程338

2.卡诺定理340

18-7 熵 熵增加原理341

1.态函数——熵341

2.熵增加原理343

18-8 热力学第二定律的统计意义346

2.热力学第二定律的适用范围348

1.无序性348

选读材料Ⅰ 致冷机 热泵 低温的获得349

选读材料Ⅱ 关于热力学第二定律提出的几个问题352

选读材料Ⅲ 耗散结构简介355

思考题361

习题366

1.光电效应的实验定律375

19-1 光电效应375

第十九章 量子光学基础375

第七篇量子物理基础375

2.爱因斯坦光子假设379

19-2 康普顿散射383

19-3 氢原子光谱 玻尔理论389

1.氢原子光谱的规律性390

2.原子的核型结构391

3.玻尔理论的基本假设392

4.氢原子轨道半径和能量的计算393

1.原子在能级上的分布397

19-4 激光397

2.自发辐射398

3.受激辐射399

4.受激吸收399

5.粒子数反转400

6.光学谐振腔402

7.激光器403

8.激光的特性及应用405

科学家介绍 玻尔406

选读材料 非线性光学408

思考题412

习题416

第二十章 量子力学基础419

20-1 微观粒子的波粒二象性419

1.德布罗意波419

2.戴维逊-革末电子衍射实验420

1.不确定关系424

20-2 不确定关系424

2.电子单缝衍射426

20-3 波函数430

1.自由粒子波函数430

2.波函数统计解释431

3.态叠加原理435

20-4 薛定谔方程437

1.自由粒子的薛定谔方程437

2.定态薛定谔方程438

3.薛定谔方程的一般形式439

20-5 一维无限深方势阱439

1.无限深方势阱439

2.势阱中粒子的能量 零点能441

20-6 一维势垒 隧道效应444

20-7 量子力学对氢原子的描述446

1.氢原子的定态薛定谔方程446

2.能量量子化447

3.角动量量子化448

4.角动量的空间量子化448

5.电子的概率分布 电子云449

20-8 电子自旋 四个量子数452

20-9 原子的壳层结构454

1.泡利不相容原理455

2.能量最小原理456

选读材料 关于量子力学的争论457

思考题462

习题464

第二十一章 固体的能带结构467

21-1 晶体 非晶体467

1.晶体467

2.晶体的结合类型467

3.非晶体469

21-2 晶体中的电子 能带结构470

1.能带的形成471

2.能带中电子的分布472

21-3 导体 电介质 半导体474

1.满带 空带 导带474

2.半导体和电介质(绝缘体)475

3.导体476

21-4 半导体的导电机构477

1.本征半导体477

2.杂质半导体477

21-5 p-n结和其他半导体器件480

1.p-n结480

2.其他常用半导体器件481

思考题483

习题484

第二十二章 原子核和基本粒子简介486

22-1 原子核的性质486

1.原子核的电荷和质量486

2.原子核的大小和形状488

22-2 原子核的组成和结合能490

1.原子核的组成490

2.结合能和质量亏损492

22-3 原子核的自旋和磁矩 核磁共振494

1.核子和核的自旋与磁矩494

2.核磁共振496

3.核磁共振的应用498

22-4 基本粒子简介500

1.粒子的相互作用500

2.基本粒子的分类501

3.守恒定律503

4.强子结构的夸克模型504

习题506

参考答案(习题)507

附录514

主要参考文献520