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第11章 静电场1

11.1电荷及其相互作用1

11.1.1电荷1

11. 1. 2电荷守恒定律2

11. 1. 3电荷的量子性2

11.1.4电荷的相对论不变性2

11. 1.5库仑定律2

11. 2电场 电场强度3

11.2. 1电场3

11.2.2利用场强叠加原理解电场问题5

11. 3电场线 电通量8

11. 3. 1电场线8

11.3.2电通量8

11.4高斯定理10

11.4.1高斯定理10

11.4.2高斯定理应用举例11

11. 5静电场的环路定理 电势能14

11. 5. 1静电力的功15

11. 5. 2电势能 电势16

11. 5. 3电势的计算17

11.6等势面 场强与电势的关系20

11. 6. 1等势面20

11. 6.2场强与电势关系21

11.7静电场中的电偶极子23

11. 7. 1外电场对电偶极子的力矩和取向作用23

11.7.2电偶极子在电场中的电势能和平衡位置23

习题23

第12章 静电场中的导体和电介质26

12. 1静电场中的导体26

12.1.1导体的静电平衡条件26

12. 1. 2静电平衡时导体上的电荷分布27

12. 1. 3静电屏蔽29

12. 2电容电电容器30

12. 2. 1孤立导体的电容30

12. 2. 2电容器31

12.2.3几种常见电容器电容的计算31

12.3静电场中的电介质33

12. 3. 1电介质的电极化33

12. 3.2电极化的微观机理33

12.4电介质中的电场 高斯定理 电位移35

12. 4. 1电介质中的电场35

12.4.2有介质时的高斯定理35

12. 5电场的能量38

12. 5. 1带电电容器的能量38

12. 5. 2电场的能量39

习题41

专题D大气电场44

第13章 电流和稳恒磁场49

13. 1 恒恒定电流条件和导电规律49

13.1.1电流强度和电流密度49

13. 1.2电流密度49

13. 1.3电流的连续性方程 稳恒电流50

13. 1.4稳恒电场的建立51

13. 1. 5欧姆定律的微分形式52

13. 1. 6电功率和焦耳定律53

13.2磁感应强度 磁场对电流的作用53

13. 2. 1基本磁现象53

13. 2.2安培定律 毕奥-萨伐尔定律55

13. 2.3磁感强度B的定义56

13. 2.4毕奥-萨伐尔定律的应用56

13. 3磁场的基本特征59

13. 3. 1磁感线 磁通量& 59

13. 3. 2磁场的高斯定理60

13. 3. 3磁场的安培环路定理61

13.4磁场对运动电荷的作用63

13.4. 1带电粒子在磁场中的运动63

13.4.2磁场对载流导线的作用66

13. 5磁介质的磁化69

13. 5. 1顺磁性和抗磁性69

13. 5. 2原子中电子的磁矩69

13. 5. 3磁化强度和磁化电流70

13. 5. 4介质中的磁场72

习题74

专题E晴天大气电导率、体电荷和电流77

第14章 电磁感应83

14.1电磁感应的基本定律83

14. 1. 1电磁感应现象83

14. 1. 2楞次定律84

14.1.3法拉第电磁感应定律84

14. 2动生电动势85

14. 2. 1动生电动势86

14.2.2洛伦兹力传递能量不做功86

14.3感生电动势 涡旋电场 涡旋电流88

14. 3. 1涡旋电场88

14.3.2感生电动势88

14. 3. 3涡电流89

14. 4自感应与互感应90

14. 4. 1自感应90

14. 4.2互感应91

14. 5磁场能量 磁场能量密度94

14.6位移电流 电磁场理论96

14.6. 1问题的提出96

14. 6.2位移电流的提出96

14. 6. 3全电流安培环路定律97

14. 6.4麦克斯韦方程组98

14.6. 5电磁场的物质性99

习题100

第15章 几何光学103

15. 1 几何光学的基本定律103

15. 1. 1光波与光线103

15. 1. 2 几何光学的基本定律104

15. 2球面反射的成像公式106

15. 3球面镜成像的作图法107

15.4球面镜的横向放大率108

15. 5球面折射成像109

15. 6薄透镜111

15. 6.1傍轴光线条件下的薄透镜物像公式111

15. 6.2薄透镜焦点和焦距112

15. 6.3薄透镜成像的作图法113

15. 7光学仪器114

15. 7. 1眼睛115

15. 7. 2放大镜115

15. 7. 3显微镜116

15. 7. 4望远镜117

习题117

第16章 光的干涉119

16.1光源 光的单色性和光的相干性119

16. 1. 1光源119

16. 1. 2光的单色性119

16. 1. 3光的相干性120

16. 2双缝干涉121

16. 2. 1杨氏双缝干涉121

16. 2.2菲涅耳双面镜实验125

16. 2. 3劳埃德镜实验126

16. 2. 4干涉条纹可见度127

16. 3光程与光程差127

16. 3. 1光程127

16. 3. 2光程差127

16. 3. 3薄透镜不引起附加光程差128

16.4薄膜干涉128

16.4. 1薄膜干涉128

16. 4. 2等倾干涉（膜为平行平面）130

16.4. 3等厚干涉（膜的上下两个表面不平行）132

16.4. 4干涉仪135

习题137

第17章 光的衍射139

17. 1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理139

17. 1. 1光的衍射现象139

17.1.2惠更斯-菲涅耳原理139

17. 1. 3衍射的分类140

17.2单缝的夫琅禾费衍射140

17. 2. 1单缝的夫琅禾费衍射140

17.2.2光强的计算-振幅矢量法143

17.3圆孔衍射 光学仪器的分辨率146

17. 3. 1圆孔的夫琅禾费衍射146

17. 3. 2光学仪器的分辨率147

17.4平面衍射光栅148

17.4. 1平面衍射光栅148

17.4.2光栅衍射条纹的形成149

17.4. 3光栅光谱152

17.4.4光线斜入射时的光栅方程、相控阵雷达154

17. 5 X射线的衍射156

17. 5. 1布拉格方程156

习题157

第18章 光的偏振159

18. 1自然光和偏振光 马吕斯定律159

18.1.1自然光159

18. 1.2线偏振光 部分偏振光160

18. 1.3圆偏振光和椭圆偏振光160

18. 1. 4 偏振片的起偏和检偏160

18. 1. 5马吕斯定律162

18. 2反射和折射时光的偏振164

18. 2. 1布儒斯特定律164

18.2.2玻璃堆法（获得偏振光方法）165

18. 3光的双折射167

18.3. 1光的双折射现象167

18.3.2惠更斯原理在双折射中的应用168

18. 3. 3尼科耳棱镜169

18.3.4二向色性170

18.4偏振光的干涉及应用170

18. 4. 1偏振光的干涉170

18. 5光的吸收 色散和散射171

18. 5. 1光的吸收171

18.5.2光的色散172

18. 5. 3光的散射173

习题174

专题F大气散射的基本理论与现象175

第19章 早期量子论和量子力学基础180

19. 1热辐射 普朗克的量子假说180

19. 1. 1热辐射180

19. 1.2基尔霍夫辐射定律180

19. 1.3黑体辐射实验定律181

19. 1.4普朗克能量子假说 普朗克公式183

19. 2光电效应 爱因斯坦的光子理论187

19. 2. 1光电效应的实验规律187

19. 2.2光的波动说的缺陷188

19.2. 3爱因斯坦光子理论（1905年）188

19. 3康普顿效应190

19.3.1康普顿实验190

19. 3. 2康普顿效应的量子解释191

19.4氢原子光谱 玻尔的氢原子理论193

19. 4. 1氢原子光谱的实验规律193

19.4. 2玻尔的氢原子理论196

19. 5德布罗意波 波粒二象性199

19. 5. 1德布罗意波199

19. 5.2戴维孙-革末实验199

19.5.3微观粒子的波粒二象性200

19. 6不确定度关系204

19. 7波函数 薛定谔方程206

19. 7. 1波函数及其统计解释206

19. 7. 2薛定谔方程207

19. 8势阱中的粒子209

19. 8. 1一维无限深势阱209

19.8.2维方势垒 隧道效应212

19. 8. 3一维谐振子214

19. 9氢原子的量子理论215

19. 9. 1氢原子的定态薛定谔方程215

19.9.2量子化条件和量子数216

19.9.3基态径向波函数和电子分布概率217

19. 10电子的自旋 原子的电子壳层结构218

19.10. 1施特恩一格拉赫实验218

19.10.2电子的自旋219

19. 10. 3原子的壳层结构220

习题222

第20章 固体和激光的量子理论简介224

20. 1晶体224

20. 1. 1关于晶体的基本概念和方法224

20. 1.2一些晶格的实例224

20. 1.3确定晶格的常用方法——X射线衍射225

20.2晶体的结合类型226

20.3能带227

20. 3. 1电子共有化227

20. 3.2能带的形成228

20. 3. 3金属的自由电子模型229

20. 3. 4满带、导带和禁带230

20. 3. 5导体、半导体和绝缘体231

20.4半导体232

20.4. 1本征半导体与杂质半导体232

20. 4. 2 pn结233

20. 4. 3半导体的光敏与热敏特性234

20. 5超导电性235

20. 5. 1超导现象与发展简史235

20. 5. 2超导体的特性236

20. 5.3 BCS理论简介238

20.5.4超导电性的应用前景238

20. 6团簇和纳米材料239

20. 6. 1团簇或纳米材料239

20. 6.2纳米粒子的性质239

20. 6. 3纳米技术的应用及其前景241

20. 7激光245

20. 7. 1自发辐射与受激辐射246

20. 7.2产生激光的基本条件246

20. 7. 3激光的特性和应用249

习题249

第21章 核物理与粒子物理简介251

21. 1原子核的基本性质251

21. 1. 1原子核的成分与电荷251

21. 1.2原子核的大小与密度251

21. 1. 3原子核的自旋和磁矩252

21. 1.4核磁共振253

21.2原子核的结合能和核力254

21.2. 1原子核的质量亏损和结合能254

21. 2. 2核力255

21. 3原子核的衰变256

21. 3. 1 αβ和γ衰变256

21.3.2放射性衰变定律258

21.3.3放射性强度258

21. 4 粒子物理259

21. 4. 1粒子的性质260

21. 4.2粒子间的相互作用261

21.4. 3夸克模型262

习题264

部分习题参考答案265

参考文献271

附录 常用物理基本常数272