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1 引言1

1.1 从经典物理到近代物理1

1.2 近代物理学的基本问题5

1.3 单位和常数11

2 狭义相对论时空性质14

2.1 迈克耳孙-莫雷实验14

2.2 爱因斯坦相对性原理16

2.3 时间的相对性17

2.4 长度的相对性20

2.5 洛伦兹变换和速度叠加22

2.6 支持洛伦兹变换的实验27

2.7 四维时空间隔31

2.8 闵可夫斯基空间33

3 狭义相对论质点力学39

3.1 粒子的运动学描述39

3.2 粒子的动力学关系43

3.3 能量动量关系的讨论48

3.4 相互作用多粒子体系52

3.5 粒子的衰变55

3.6 两体反应59

3.7 相对论多普勒效应64

4 辐射的量子性68

4.1 光电效应68

4.2 X射线及其在晶体上的衍射71

4.3 X射线轫致辐射谱75

4.4 康普顿效应78

4.5 电子偶的产生和湮灭81

4.6 光子的吸收84

4.7 穆斯堡尔效应86

4.8 引力场中的光子89

4.9 电磁波的统计诠释91

4.10 光子的测不准关系95

5 粒子的波动性98

5.1 电子98

5.2 德布罗意波101

5.3 电子晶体衍射实验103

5.4 电子双缝衍射实验107

5.5 中子晶体衍射实验109

5.6 中子单缝和双缝衍射实验112

5.7 N-A形状弹性散射115

5.8 引力场的效应118

5.9 波函数的统计诠释121

5.10 粒子的测不准关系126

6 卢瑟福-玻尔原子模型133

6.1 原子模型问题133

6.2 卢瑟福散射公式137

6.3 卢瑟福散射公式的实验验证141

6.4 原子的电子结构问题147

6.5 氢原子光谱的巴尔末-里德伯公式150

6.6 玻尔理论153

6.7 玻尔理论的应用159

7 波动方程163

7.1 波动方程的提出163

7.2 量子化的能级166

7.3 夫兰克-赫兹实验172

7.4 轨道角动量175

7.5 斯特恩-盖拉赫实验181

7.6 电子自旋185

7.7 隧道效应189

7.8 矢量势194

7.9 规范不变性原理197

7.10 阿哈罗诺夫-玻姆效应201

8 氢原子和类氢离子205

8.1 能级和径向波函数205

8.2 辐射跃迁和选择定则212

8.3 矢量模型和角动量相加217

8.4 自旋-轨道耦合220

8.5 氢原子能级的精细结构223

8.6 兰姆移位227

8.7 氢原子的磁矩229

8.8 氢原子能级的超精细结构231

9 多电子原子234

9.1 氦原子基态234

9.2 泡利不相容原理237

9.3 原子基态的电子组态239

9.4 角动量耦合和能级的精细结构248

9.5 原子的基态253

9.6 单电子光谱256

9.7 双电子光谱262

9.8 内层电子激发和X射线谱266

9.9 塞曼效应273

9.10 顺磁共振278

10 辐射场的统计性质280

10.1 热辐射280

10.2 黑体辐射283

10.3 普朗克黑体辐射定律286

10.4 辐射场（光子气体）的热力学290

10.5 宇宙微波背景辐射292

10.6 爱因斯坦辐射理论296

10.7 谱线的宽度299

10.8 激光的基本概念302

11 分子结构305

11.1 氢分子离子305

11.2 s-共价键分子309

11.3 其它共价键分子310

11.4 离子键与电离度317

11.5 分子的振动320

11.6 分子的转动324

11.7 分子的振动转动谱带328

12 固体333

12.1 离子晶体333

12.2 其它类型晶体338

12.3 晶态和非晶态固体343

12.4 固体的能带349

12.5 金属中的自由电子气体355

12.6 晶格的振动363

12.7 声子368

13 超流与超导374

13.1 液氦Ⅱ374

13.2 环流量子化379

13.3 玻色-爱因斯坦分布381

13.4 玻色-爱因斯坦凝聚384

13.5 超导电性388

13.6 库珀对和BCS理论397

13.7 伦敦方程和磁通量子化401

13.8 约瑟夫森效应和SQUID405

14 原子核412

14.1 从天然放射性到中子的发现412

14.2 原子核的几何性质418

14.3 原子核的结合能和稳定性425

14.4 氘核429

14.5 核力432

14.6 原子核结构模型438

14.7 原子核衰变445

14.8 核物质451

15 粒子物理456

15.1 正反粒子对称性456

15.2 时空对称性460

15.3 π介子464

15.4 同位旋468

15.5 中性K介子474

15.6 相互作用478

15.7 弱电统一和中间玻色子487

15.8 夸克模型和QCD492

16 广义相对论的基本概念500

16.1 等效原理和局部惯性系500

16.2 时空弯曲和短程线503

16.3 引力场中的时空和施瓦西度规507

16.4 行星近日点的进动511

16.5 星光的引力偏转和雷达回波的延迟515

16.6 光频在引力场中的移动521

16.7 黑洞522

17 天体和宇宙527

17.1 物质结构的层次527

17.2 行星尺度530

17.3 恒星尺度536

17.4 恒星中的核反应545

17.5 宇宙大尺度结构550

17.6 膨胀宇宙556

17.7 宇宙的演化562

18 结语568

附录571

A1 元素周期表571

A2 凝聚态元素性质572

A3 同位素简表576

A4 太阳系简表578

习题580

主要参考书目617