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第四篇 电 磁学3

第九章 真空中的静电场3

第一节 电荷 库仑定律3

一、电荷3

二、库仑定律5

第二节 电场 电场强度8

一、电场8

二、电场强度9

三、电场强度叠加原理9

四、场强的计算10

五、电场线14

第三节 高斯定理及其应用15

一、电场强度通量16

二、高斯定理17

三、高斯定理的应用19

第四节 静电场的环路定理 电势21

一、静电场力做功的特点21

二、静电场的环路定理22

三、电势和电势差23

四、电势的计算24

第五节 电场强度与电势的微分关系27

一、等势面27

二、电场强度与电势的微分关系28

习题29

第十章 静电场中的导体和电介质33

第一节 静电场中的导体33

一、导体的静电平衡33

二、孤立导体形状对电荷分布的影响35

三、封闭金属腔内外的静电场36

第二节 电容器及其电容39

一、孤立导体的电容39

二、电容器的电容39

三、电容器的连接42

第三节 电介质及其极化44

一、电介质的特点44

二、电介质的极化45

三、电极化强度46

四、电极化强度与场强的关系46

五、极化电荷与电极化强度的关系47

第四节 有介质时静电场的高斯定理48

一、电介质中的场强48

二、电位移矢量 有介质时静电场的高斯定理48

三、有介质存在时高斯定理的应用49

第五节 电场的能量51

一、电容器储存的静电能51

二、电场的能量51

习题52

第十一章 恒定电流的磁场58

第一节 恒定电流58

一、电流 电流密度58

二、电流的连续性方程60

第二节 电源 电动势60

一、非静电力60

二、电源 电动势61

第三节 磁场磁感应强度62

一、奥斯特实验62

二、磁现象的本质63

三、磁感应强度的定义64

第四节 毕奥-萨伐尔定律及应用65

一、毕奥-萨伐尔定律65

二、毕奥-萨伐尔定律的应用66

第五节 磁通量 磁场的高斯定理70

一、磁感应线的特点70

二、磁场的高斯定理71

第六节 安培环路定理及应用72

一、安培环路定理72

二、安培环路定理的应用74

第七节 带电粒子在电磁场中的运动77

一、带电粒子在电磁场中所受的力77

二、带电粒子在匀强磁场中的运动77

三、磁聚焦78

四、霍耳效应79

第八节 磁场对载流导线的作用82

一、安培力82

二、磁场对载流线圈的作用83

第九节 磁介质的磁化86

一、磁介质的分类86

二、顺磁质和抗磁质的磁化87

三、磁化强度88

四、磁化电流89

五、磁介质中的安培环路定理 磁场强度90

六、铁磁质92

习题96

第十二章 电磁感应及电磁场基本方程103

第一节 电磁感应的基本定律103

一、电磁感应现象103

二、楞次定律104

三、法拉第电磁感应定律105

第二节 动生电动势108

一、动生电动势的形成108

二、动生电动势的计算109

三、交流发电机110

第三节 感生电动势和感生电场112

一、感生电动势 感生电场112

二、电子感应加速器的基本原理113

三、涡电流114

第四节 自感和互感117

一、自感电动势 自感117

二、互感电动势 互感119

第五节 磁场的能量121

一、通电电感器的磁能121

二、磁场的能量122

第六节 位移电流 麦克斯韦方程组的积分形式123

一、位移电流123

二、电磁场 麦克斯韦方程组的积分形式125

习题127

第五篇 波动光学135

第十三章 光的干涉135

第一节 光波 单色光的相干性135

一、原子的发光原理135

二、光波136

三、单色光与复色光137

四、光的叠加与光的干涉137

五、光程与光程差138

第二节 分波面干涉140

一、获取相干光的条件和方法140

二、杨氏双缝干涉141

三、其他分波面干涉装置143

第三节 分振幅干涉145

一、等倾干涉145

二、增透膜和增反膜147

三、等厚干涉148

第四节 迈克耳孙干涉仪152

习题154

第十四章 光的衍射157

第一节 惠更斯-菲涅耳原理157

一、光的衍射现象157

二、惠更斯-菲涅耳原理158

第二节 夫琅禾费单缝衍射159

一、实验装置和现象159

二、夫琅禾费单缝衍射的光强160

三、衍射图样的特点分析161

第三节 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领163

一、夫琅禾费圆孔衍射163

二、光学仪器的分辨率163

第四节 光栅衍射及光栅光谱166

一、光栅衍射现象166

二、光栅的衍射规律167

三、光栅光谱169

第五节 X射线的衍射171

一、X射线171

二、X射线的衍射171

习题174

第十五章 光的偏振177

第一节 光的偏振性 马吕斯定律177

一、自然光177

二、偏振光178

三、马吕斯定律179

四、偏振的应用180

第二节 布儒斯特定律183

一、反射光和折射光的偏振183

二、布儒斯特定律183

第三节 光的双折射现象185

一、晶体的双折射185

二、晶体的主折射率、正晶体、负晶体186

三、晶体偏振器件187

四、偏振光的干涉188

第四节 旋光现象189

习题190

第六篇 近代物理基础195

第十六章 相对论基础195

第一节 狭义相对论产生的历史背景和实验基础195

一、历史背景195

二、迈克耳孙-莫雷实验196

第二节 狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换197

一、狭义相对论的两个基本假设197

二、洛伦兹变换198

第三节 狭义相对论的时空观200

一、相对论时空理论不破坏因果律200

二、同时的相对性201

三、长度收缩202

四、时间膨胀203

第四节 狭义相对论速度变换204

第五节 狭义相对论动力学基础206

一、质量与速度的关系206

二、相对论质点动力学方程207

三、质能关系207

四、能量和动量关系208

第六节 广义相对论简介209

一、广义相对论的两个基本原理209

二、惯性质量和引力质量210

三、惯性力与引力的等效211

四、广义相对论的实验检验211

习题213

第十七章 量子物理基础216

第一节 黑体辐射 普朗克能量量子假设216

一、黑体辐射216

二、普朗克量子假设218

第二节 光电效应 爱因斯坦光子理论219

一、光电效应及其实验规律219

二、光电效应与经典波动理论的矛盾220

三、爱因斯坦光子理论221

四、光的波粒二象性222

第三节 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论223

一、氢原子光谱的实验规律223

二、里兹合并原则224

三、原子核式结构及困难224

四、玻尔理论的基本假设225

五、氢及类氢离子的玻尔理论225

六、玻尔理论的局限性227

第四节 实物粒子的波粒二象性 不确定关系229

一、实物粒子的波粒二象性229

二、不确定性原理230

第五节 波函数 薛定谔方程232

一、波函数及其物理意义233

二、薛定谔方程233

第六节 氢原子的量子力学描述235

一、氢原子的定态薛定谔方程235

二、氢原子的量子力学处理结果236

习题239

第十八章 物理学进展与应用242

第一节 耗散结构242

一、宇宙正在走向死亡吗242

二、生命过程的自组织现象242

三、无生命世界的自组织现象244

四、开放系统的熵变245

五、偏离平衡的系统246

六、远离平衡的系统246

七、从涨落到有序248

第二节 左手介质249

一、左手介质的理论基础249

二、左手介质的人工实现和实验验证250

三、左手介质的奇异特性251

四、左手介质的应用前景251

第三节 扫描隧道显微镜与量子围栏252

一、扫描隧道显微镜252

二、扫描隧道显微镜的工作原理252

三、量子围栏253

第四节 激光冷却与捕陷原子254

第五节 玻色-爱因斯坦凝聚256

一、玻色-爱因斯坦凝聚的由来256

二、玻色-爱因斯坦凝聚的形成条件257

三、实现玻色-爱因斯坦凝聚的探索258

四、前景展望258

第六节 原子核裂变与聚变259

一、原子核的结合能259

二、核裂变260

三、核聚变261

四、原子弹与氢弹261

五、核能的和平利用263

第七节 物质构成之迷——基本粒子的新发现265

一、介子与核力265

二、反粒子的发现266

三、强子分类的“八重法”267

四、新颖的夸克模型269

五、顶夸克的发现271

六、夸克的味和色272

附录Ⅰ274

附录Ⅱ274

附录Ⅲ275

附录Ⅳ275

习题答案277