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第4篇 电磁学 2

13真空中的静电场 2

13.1电荷 库仑定律 2

13.1.1电荷 2

13.1.2库仑定律 2

13.2电场 电场强度 3

13.2.1电场 3

13.2.2电场强度 4

13.2.3电场强度叠加原理 4

13.3电通量 静电场的高斯定理 9

13.3.1电场线 9

13.3.2电通量 9

13.3.3高斯定理 11

13.4静电场的环路定理 14

13.5电势能 电势 15

13.5.1电势能 15

13.5.2电势 15

13.5.3电势叠加原理 15

13.6电场强度与电势的关系 17

13.6.1等势面 17

13.6.2电场强度与电势的关系 17

阅读材料（13）卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究 18

习题13 19

14静电场中的导体和电介质 22

14.1静电场中的导体 22

14.1.1导体的静电平衡 22

14.1.2静电屏蔽 23

14.2静电场中的电介质 23

14.2.1电介质的极化 23

14.2.2电极化强度 24

14.2.3有介质时的高斯定理 25

14.3电容和电容器 26

14.3.1孤立导体的电容 26

14.3.2电容器 26

14.3.3电容器的联接 28

14.4静电场的能量 30

14.4.1点电荷系的相互作用能 31

14.4.2电容器的能量 31

14.4.3静电场的能量 32

阅读材料（14）压电效应 驻极体 33

习题14 36

15稳恒磁场 38

15.1稳恒电流 38

15.1.1电流与电流密度 38

15.1.2电流的连续方程与稳恒条件 39

15.1.3电源 电动势 40

15.2磁场 磁感应强度 40

15.2.1磁的基本现象 40

15.2.2磁场 磁感应强度 41

15.2.3磁感应线 41

15.3毕奥-萨伐尔定律 42

15.3.1毕奥-萨伐尔定律 42

15.3.2运动电荷的磁场 45

15.4磁场中的高斯定理 45

15.4.1磁通量 45

15.4.2磁场中的高斯定理 45

15.5安培环路定理 46

15.6磁场对运动电荷的作用 49

15.6.1带电粒子在磁场中的运动 49

15.6.2应用举例 50

15.7磁场对载流导线的作用 53

15.7.1安培力 53

15.7.2载流线圈在磁场中所受的力矩 53

15.8磁场中的磁介质 54

15.8.1磁介质 磁化强度 54

15.8.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理 57

15.8.3铁磁质 59

阅读材料（15）有趣的生物磁 60

习题15 62

16电磁感应 电磁波 65

16.1电磁感应 65

16.2感应电动势 66

16.2.1动生电动势 66

16.2.2感生电动势 67

16.3自感和互感 68

16.3.1自感 68

16.3.2互感 69

16.4磁场的能量 70

16.5位移电流 全电流安培环路定理 71

16.5.1位移电流 71

16.5.2全电流安培环路定理 73

16.6麦克斯韦方程组 73

阅读材料（16）科学家简介——法拉第 74

习题16 75

第5篇 光学 81

17几何光学 81

17.1几何光学基本原理 81

17.1.1几何光学的基本概念 81

17.1.2几何光学的基本定律 82

17.1.3光路可逆性原理 全反射 83

17.1.4费马原理 83

17.2平面反射和折射成像 85

17.2.1平面反射成像 85

17.2.2平面折射成像 86

17.3球面反射和折射成像 87

17.3.1符号法则 88

17.3.2近轴光线条件下球面反射的物像公式 88

17.3.3近轴光线条件下球面折射的物像公式 90

17.3.4横向放大率 91

17.4薄透镜成像 92

17.4.1近轴条件下薄透镜的物像公式 92

17.4.2薄透镜成像的作图法 94

阅读材料（17）大气奇景的形成 97

习题17 98

18光的干涉 100

18.1光源和光的相干性 100

18.1.1光源 100

18.1.2光的相干性 102

18.2分波阵面干涉 104

18.2.1杨氏双缝干涉 104

18.2.2菲涅耳双面镜干涉 106

18.2.3洛埃镜干涉 107

*18.2.4空间相干性 107

18.3分振幅干涉 108

18.3.1薄膜干涉 108

*18.3.2等倾干涉 112

18.3.3等厚干涉 113

18.4迈克耳孙干涉仪 时间相干性 118

18.4.1迈克耳孙干涉仪的结构及原理 118

*18.4.2时间相干性 120

阅读材料（18）激光干涉仪 121

习题18 123

19光的衍射 125

19.1光的衍射 125

19.1.1光的衍射现象 125

19.1.2惠更斯-菲涅耳原理 126

19.1.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 128

19.2夫琅禾费单缝衍射 129

19.2.1单缝衍射实验装置 129

19.2.2菲涅耳半波带法 130

19.2.3单缝衍射图样分析 131

19.3夫琅禾费圆孔衍射 134

19.3.1夫琅禾费圆孔衍射 134

19.3.2光学仪器分辨率 135

19.4光栅衍射 138

19.4.1衍射光栅 138

19.4.2光栅衍射条纹 139

19.4.3光栅光谱 141

19.5 X射线的晶体衍射 143

19.5.1 X射线 143

19.5.2劳厄实验 144

19.5.3布拉格方程 144

阅读材料（19）全息照相 147

习题19 150

20光的偏振 152

20.1光的横波特性 自然光和偏振光 152

20.1.1光的横波特性 152

20.1.2自然光与偏振光 153

20.2偏振片 马吕斯定律 154

20.2.1偏振片 154

20.2.2起偏与俭偏 156

20.2.3马吕斯定律 156

20.3反射光和折射光的偏振 157

20.4光的双折射 160

20.4.1双折射现象 160

*20.4.2波片 162

阅读材料（20）液晶 164

习题20 166

第6篇 近代物理学 170

21早期量子论 170

21.1黑体辐射和普朗克量子假设 170

21.1.1黑体辐射 171

21.1.2普朗克量子假设 174

21.2光的量子性 176

21.2.1光电效应 176

21.2.2爱因斯坦光子假说 179

21.3康普顿散射 181

21.4玻尔氢原子理论 185

21.4.1经典氢原子模型 185

21.4.2氢原子光谱 187

21.4.3玻尔氢原子理论 189

阅读材料（21）量子理论的发展 193

习题21 194

22量子力学简介 196

22.1微观粒子的波粒二象性和不确定关系 196

22.1.1微观粒子的波粒二象性 197

22.1.2不确定关系 200

22.2波函数及其统计解释 204

22.2.1概率波 205

22.2.2态叠加原理 209

22.3薛定谔方程 210

22.4一维定态问题 215

22.4.1一维无限深方势阱 216

22.4.2隧道效应 220

22.4.3一维谐振子 222

22.5原子中的电子 224

22.5.1氢原子定态 225

22.5.2电子自旋 229

22.5.3泡利原理 多电子原子的壳层结构 231

阅读材料（22）激光 235

习题22 237

23核物理与粒子物理简介 238

23.1原子核的基本性质 238

23.1.1原子核的组成 238

23.1.2核的自旋和磁距 240

23.1.3核力 241

23.1.4结合能 242

23.2放射性衰变和核反应 245

23.2.1放射性衰变 245

23.2.2核反应 249

23.2.3核裂变和核聚变 253

23.3粒子的分类以及粒子间的相互作用 256

23.3.1粒子的分类 257

23.3.2四种基本相互作用 258

23.4守恒定律 261

23.4.1重子数和轻子数 261

23.4.2同位旋I和同位旋z分量Iz 262

23.4.3奇异数 262

23.4.4超荷 262

23.4.5宇称 263

阅读材料（23）核磁共振 265

习题23 266

习题参考答案 268

参考文献 274

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